原料添加装置和用于玻璃窑炉的加料系统的制作方法

本公开涉及加料领域，具体地，涉及一种原料添加装置和包括该原料添加装置的用于玻璃窑炉的加料系统。

背景技术：

液晶玻璃窑炉担负着熔化玻璃液、调节玻璃液气泡、条纹、节瘤等缺陷的作用。在传统的玻璃生产中，由于加料系统供料速度不稳定，导致玻璃窑炉内的玻璃液位波动，使得窑炉内部压力不稳定，干扰生产工艺，影响玻璃成品品质，同时玻璃窑炉炉壁内部耐火材料受玻璃液冲刷极易发生侵蚀、烧穿等现象，降低窑炉的运行寿命，也造成了安全隐患。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种原料添加装置和包括该原料添加装置的用于玻璃窑炉的加料系统，该原料添加装置结构简单，使用方便，能够有效提升原料添加过程的安全性和清洁程度，减少原料损耗。

为了实现上述目的，本公开提供一种原料添加装置，包括用于限定料腔的箱体，该箱体设置有位于所述料腔上端的进料口和位于所述料腔下端的出料口，所述原料添加装置还包括可操作地开闭所述出料口的阀门机构。

可选地，所述阀门机构包括阀体和用于使得所述阀体在第一工作位置和第二工作位置之间转换的驱动机构，当位于所述第一工作位置时所述阀体避让所述出料口，当位于所述第二工作位置时，所述阀体封闭所述出料口。

可选地，所述阀体具有从上往下逐渐变粗的锥体结构，可选择地，所述锥体结构为圆锥体结构。

可选地，所述阀体包括相互连接的阀体底壁和侧壁，并且设置在所述料腔中，当位于所述第二位置时，所述阀体底壁封闭所述出料口，所述阀门机构包括导向机构，以在竖直方向上引导所述阀体相对于所述箱体移动，从而使得所述阀体在所述第一工作位置和第二工作位置之间转换。

可选地，所述导向机构包括导杆和套筒，所述导杆的下端固定于所述阀体，上端穿过所述套筒，所述套筒通过连接件固定于所述箱体。

可选地，所述驱动机构包括沿竖直方向延伸的顶杆和用于固定该顶杆的安装架，当所述阀体位于所述第一工作位置时，所述阀体底壁通过所述顶杆支撑。

可选地，所述箱体包括顶壁，所述进料口开设于所述顶壁，所述原料添加装置包括用于可打开地遮盖所述进料口的罩盖。

可选地，所述箱体包括底壁，所述出料口开设于所述底壁，所述底壁围成从上到下渐缩的锥形体，所述出料口形成于该锥形体的顶端。

可选地，所述箱体的外壁上设置有吊钩。

在上述技术方案的基础上，本公开还提供一种用于玻璃窑炉的加料系统，包括料仓，该加料系统还包括本公开提供的原料添加装置，用于向所述料仓添加原料。

通过上述技术方案，向该原料添加装置加入原料时，操作阀门机构封闭出料口以使得箱体能够盛装原料；由原料添加装置向其他容器添加原料时，如向料仓加料时，操作阀门机构避让出料口，依靠原料自身重力的作用向外流出，卸料过程中不需要改变箱体的位置，操作过程方便安全。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是现有技术的用于玻璃窑炉的加料系统的原料添加装置的示意图；

图2是本公开示例性实施方式提供的一种用于玻璃窑炉的加料系统，其中包括本公开提供的原料添加装置；

图3是图2提供的用于玻璃窑炉的加料系统的原料添加装置的剖视图；

图4是图2提供的用于玻璃窑炉的加料系统的料仓的示意图；

图5是图2提供的用于玻璃窑炉的加料系统的给料机的示意图。

附图标记说明

1 原料添加装置 10 箱体 10a 顶壁 10b 底壁

101 第一进料口 102 第一出料口 11 吊钩 13 阀门机构

130 阀体 130a 侧壁 130b 阀体底壁

131 安装架 132 顶杆 133 加强筋 134 连接件

135 导杆 136 套筒

2 料仓 201 第二进料口 202 第二出料口

203 料仓震动装置

3 给料机 30 壳体 301 入料口 302 给料口

30a 入口 30b 出口 31 螺旋叶片 32 电机

33 料斗

4 玻璃窑炉

具体实施方式

以下结合附图对本公开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公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指各部件在安装状态下，在高度方向上的位置关系的上和下；“内、外”是指相对于各部件本身的内和外，以上方位词的定义用于辅助说明和解释本公开，并不能理解为限制。

如图2至图5所示，本公开具体实施方式提供的一种用于玻璃窑炉的加料系统，其中包括本公开提供的原料添加装置，为了方便描述加料系统的工作过程，图2中还示出了玻璃窑炉4。

该用于玻璃窑炉的加料系统包括：原料添加装置1、料仓2、起重装置和给料机3。具体地，原料通过原料添加装置1添加至料仓2，再经由料仓2进入给料机3，并最终由给料机3输送至玻璃窑炉4内。该加料系统能够保持生产环境安全、洁净，并能够均匀地向玻璃窑炉给料，使得玻璃生产工艺稳定，保证玻璃成品品质。下文将参考图1至图5详细描述原料添加装置1、料仓2、起重装置和给料机3的具体结构及配合关系。

现有技术中，原料添加装置1’包括用于盛装原料的箱体10’和开设在箱体顶部的开口101’，以及安装在箱体10’底部用于与电动叉车的叉齿配合的铲槽11’(参考图1)。在实际使用中，该开口101’同时作为进料口和出料口使用，即，原料从开口101’装载到箱体10’中之后，作业人员操作电动叉车倾斜箱体10’以将其中的原料通过开口101’向外倾倒至料仓中。这种上料卸料的操作方式不仅考验作业人员的操作水平，并且当原料较重、体积较大时，容易导致电动叉车倾覆，造成人员伤亡。

根据本公开中的具体实施方式，原料添加装置1可以包括用于限定料腔的箱体10，用于盛装原料，该箱体10设置有位于料腔上端的进料口101和位于料腔下端的出料口102，原料添加装置1还包括可操作地开闭出料口102的阀门机构13。通过该技术方案，在向该原料添加装置加入原料(即原料添加装置位于下文中将描述的上料位置)时，需要操作阀门机构13将出料口102封闭，从而使得原料能够堆积在箱体10的料腔中；在卸料，例如将原料从原料添加装置1卸入其他容器(如本公开中的料仓2)(即原料添加装置位于下文中将描述的卸料位置)中时，操作阀门机构打开出料口102，原料能在自身重力的作用下向外流出，实现卸料。在使用本公开提供的原料添加装置进行卸料的过程中，只需要打开阀门机构即可，不需要大幅度改变箱体10的位置，操作简便且安全。

其中，阀门机构13可以具有任意适当的形式，设置电动开关阀与控制装置的配合等。作为一种可能的实施方式，如图2和图3所示，阀门机构13包括阀体130和用于使得阀体130在第一工作位置和第二工作位置之间转换的驱动机构，当位于第一工作位置时阀体130避让出料口102，当位于第二工作位置时，阀体130封闭出料口102。因此，当原料添加装置1处于上料位置时，相应地，驱动机构控制阀体130处于第二工作位置；当原料添加装置2处于卸料位置时，相应地，驱动机构控制阀体130处于第一工作位置。同样地，实际使用中阀体130和驱动机构也以多种方式配合，例如阀体130形成为能够遮挡出料口102的挡板，驱动机构为能够带动该挡板切换工作位置的油缸或电机等。

在本公开提供的具体实施方式中，阀体130可以以任意合适的方式构造。可选择地，如图2和图3中所示，阀体130可以形成为具有从上往下逐渐变粗的锥体结构，包括相互连接的阀体底壁130b和侧壁130a；还可以的是，根据出料口102的形状，该锥体机构可以为棱锥体结构或如图2和图3中所示的圆锥体结构，以能够完全地封闭出料口102。

在本公开提供的具体实施方式中，阀体130可以设置在料腔中，并且在第二工作位置时，阀体底壁130b封闭出料口102；在需要切换工作位置的时候，驱动机构驱动阀体130在料腔内相对于箱体10沿上下方向移动，从而打开或关闭出料口102，当然，阀体130也可以设置在箱体10外，在这种钱情况下，当阀体130位于第二工作位置时，仍然可以由阀体底壁130b封闭出料口102；在需要切换工作位置时，驱动机构驱动阀体130移动以相对地远离或靠近箱体10，从而打开或关闭出料口102。

阀门机构13还可以包括导向机构，以能够约束阀体130相对于箱体130的移动路径，保证位置切换过程准确高效，同时使得阀体130能够在第一工作位置和第二工作位置之间顺利且准确地来回切换。当阀体130可以设置在料腔中时，结合本实施方式中阀体130的结构，可选择地，导向机构配置为能够引导阀体130在竖直方向上相对于箱体10移动，以使得阀体130在第一工作位置和第二工作位置之间转换。

在本公开提供的具体实施方式中，导向机构可以以任意合适的方式配置。可选择地，参考图2和图3中所示，导向机构可以包括导杆135和套筒136，导杆135的下端固定于阀体130，上端穿过套筒136，并能够在套筒中自由滑动，套筒136通过连接件134固定于箱体10，当阀体130在第一工作位置和第二工作位置之间切换时，通过导杆135与套筒136的配合能够引导阀体130沿确定的路径移动。

如前所述，驱动机构可以有多种实施方式，为了方便控制出料口的打开程度，驱动机构可以形成为如图2和图3所示的结构，包括沿竖直方向延伸的顶杆132和用于固定该顶杆132的安装架131以保持驱动机构的结构稳定，并且当阀体130位于第一工作位置时，阀体底壁130b通过顶杆132支撑。在本公开提供的用于玻璃窑炉的加料系统的实施方式中，该原料添加装置1用于向料仓2内添加原料，具体地，如图4所示，该料仓2包括仓体20，料仓2设置有位于仓体20上端的料仓进料口201和位于该仓体20下端的料仓出料口202。适应性地，该安装架131可以安装在料仓2的料仓进料口201上，并且使得顶杆132突出于料仓进料口201，具体原料添加过程如下：

原料添加装置1装满原料后，由起重装置带动盛装有原料的原料添加装置1从上料位置运动至料仓2的上方，随后，起重装置带动原料添加装置1朝向料仓2的方向下降，以使得原料添加装置1进入卸料位置，此时，原料添加装置1位于料仓2的上方，并且出料口102与料仓进料口201对齐，需要说明的是，此处“对齐”意在表明任何能够实现原料从出料口102进入料仓进料口201的设置方式，并不限定出料口102和料仓进料口201的形状、尺寸关系或形状中心在竖直方向是否同轴，但在实际使用中，可是设置出料口102与料仓进口201的形状相同，出料口102与料仓进口201的形状中心在竖直方向上同轴，并且料仓进口201的面积大于或等于出料口102的面积，以使得原料添加装置1和料仓2最终能够接触并连通，以顺利完成添料操作，并保证生产环境清洁，减少添料过程中的原料损失。

在原料添加装置1下降的过程中，顶杆132率先与阀体底壁130b接触，此时原料添加装置1的出料口102与料仓2的料仓进料口201之间仍旧有间隙，因此箱体10能够继续下降，在继续下降的过程中，阀体130始终由顶杆132支撑，并由于导向机构及原料重力的共同作用稳定保持于顶杆132上，箱体10则通过套筒136沿导杆135的轴线继续竖直向下运动，从而能够使得阀体底壁132逐渐离开出料口102，以使得阀体130到达第一工作位置，出料口102打开，原料由此下落至料仓2内。原料添加完成后，起重装置向上提升箱体1至阀体底壁130b与顶杆132最终分离，在该过程中，阀体130在自身重力的作用下朝向出料口102运动，并通过套筒136扶正导杆135使得阀体底壁130b能够准确封闭出料口102，从而使阀体130切换至第二工作位置。

最终，起重装置带动箱体10返回至上料位置。

在上述实施方式中，可选择地，安装架131可以形成为十字形支架以避免原料从料仓进料口201进入料仓的过程中因为安装架131本身的结构而停留在安装架131上，另外，还能够降低对原料的落料速度的影响。顶杆132从十字形支架的交叉点向上延伸，并且，为了增加驱动结构的强度，十字形支架与顶杆132之间还可以设置有加强筋133，可替换地，驱动机构可以形成为棱锥形框架结构，既方便安装，又能够保证驱动机构的强度。

在实际生产环境中，原料添加装置1通常需要盛装大量原料，质量较大，为了避免在第一工作位置时阀体底壁130b与顶杆132之间的应力集中，导致顶杆132折断或阀体130损坏，可以使顶杆132的上端面形成为曲面，阀体底壁130b的外表面上形成有与曲面相配合的曲面部，从而实现分散应力的效果。

具体地，箱体10包括顶壁10a，进料口101开设于顶壁10a上，并且为了减少原料在运输过程中散溢，原料添加装置1还可以包括用于可打开地遮盖进料口101的罩盖，为了进一步保持生产环境清洁，还可以在料仓2内设置除尘风机，在运输过程中，罩盖遮盖进料口102，在卸料时，可以打开罩盖并开启除尘风机，以避免除尘风机功率过大，导致料腔内形成负压，使得箱体10变形或破损，同时也能够减少卸料过程中扬尘的现象。

箱体10可以具有任意适当的形状，例如图2和3所示的实施方式中，箱体10包括底壁10b，出料口102开设于底壁10b，底壁10b围成从上到下渐缩的锥形体，出料口102形成于该锥形体的顶端，以使得原料能够全部投放至容器(如料仓2)内，避免在原料部分地在原料添加装置1的料腔内堆积，影响生产工艺。需要说明的是，此处“顶端”对应于锥形体横截面尺寸最小的一端。

箱体10的外壁上可以设置有吊钩11，用于与起重装置连接。为了保持稳定，吊钩11为多个，并且该多个吊钩11沿箱体10横截面的周向均匀地间隔设置，具体地，起重装置可以是电动葫芦。

加料系统运行过程中，原料通过原料添加装置1进入料仓2后，再由料仓2进入给料机3，并通过给料机3添加至玻璃窑炉4内。

本实施方式中，如图5所示，为了能够均匀地向玻璃窑炉4给料，其中，给料机3包括入料口301、伸入玻璃窑炉的给料口302、位于入料口301和给料口302之间的多级螺旋输送单元以及用于控制每一级螺旋输送单元的给料速度的控制装置。因此，能够通过分别控制每一级螺旋输送单元的给料速度，实现给料机3最终给料速度的精确调控，从而确保给料量持续稳定。

具体地，多级螺旋输送单元中的每一级均包括壳体30和设置在该壳体30中的螺旋叶片31，该螺旋叶片31绕与壳体30的长度方向平行的轴线旋转，壳体30长度方向的一端设置有用于原料的入口30a，另一端设置有出口30b，该入口30a和出口30b限定对应的壳体30中原料的进给方向，即在给料过程中，每一级螺旋输送单元的壳体30中的原料仅能够从入口30a传送至出口30b。

多级螺旋输送单元至少包括一级螺旋输送单元和最后一级螺旋输送单元，该一级螺旋输送单元的入口30a用作入料口301，在本实施方式中，入料口301与前述料仓出料口202对齐(“对齐”是指任何能够实现原料从料仓出料口202进入入料口301的设置方式)，以接收料仓2落下的原料，为了进一步保证料仓2下料顺畅，还可以在料仓2的仓壁上设置震动装置，如气锤。

为了尽量减少输送原料的各个环节的原料损失，在多级螺旋输送单元中的每两极螺旋输送单元中，前者的出口30b与后者的入口30a对齐，并且最后一级螺旋输送单元的出口30b用作给料口302，进一步地，最后一级螺旋输送单元的部分壳体30可以穿过玻璃窑炉4的炉壁伸入玻璃窑炉4内部，以能够直接向玻璃熔液添加原料，相应地，给料口302处可以设置有冷却装置，如水包，避免伸入玻璃窑炉4的部分壳体30和给料口302因热辐射影响熔化变形，影响给料速度。

给料机3的控制机制可以有多种，作为一种可能的实施方式，每个螺旋输送单元的出口30b处均设置有第一检测装置，用于检测该级螺旋输送单元的给料速度，第一检测装置与控制装置电连接，以能够向控制装置发送给料速度信号，具体地，第一检测装置可以有多种选择，如传感器。

每一级螺旋输送单元还包括用于驱动螺旋叶片31旋转的电机32，该电机32与控制装置电连接，以使得控制装置根据速度信号调节电机32的转速，以增加或降低螺旋叶片31的旋转速度，从而调节给料速度。

在本实施方式中，由于料仓2的原料下落速度不可控，因此每一级螺旋输送单元的入口30a处均设置有料斗33，以缓存部分原料，并且一级螺旋输送单元的料斗33中还可以设置有第二检测装置，用于检测原料堆积高度，第二检测装置与控制装置电连接，因此控制装置能够根据第二检测装置发送的料位高度信号，调节电机32的转速，以增加或降低螺旋叶片31的旋转速度，避免一级螺旋输送单元的料斗33堆料过高而满溢，造成原料损失，具体地，第二检测装置可以有多种选择，如料位计。

随着壳体30内沿原料的进给方向积累的原料逐渐增多，螺旋叶片31容易卡滞，影响给料速度。在转矩一定前提下，螺旋叶片31的轴向推力与螺距呈反比，即螺距越小轴向推力越大，因此，在实际使用中可以设置螺旋叶片31的螺距沿原料的进给方向逐渐减小，或者螺旋叶片31沿原料的进给方向分为多段，每段具有固定的螺距，相邻的两个段中前者的螺距大于后者的螺距，以通过沿原料进给方向逐渐减小螺距的方式，增加螺旋叶片31的轴向推力，保证原料能够顺利地从壳体30内推出。

在本实施方式中，玻璃窑炉4中还设置有用于检测玻璃熔液的液面高度的第三检测装置，该第三检测装置与控制装置电连接，因此控制装置还能够根据第三检测装置发送的玻璃熔液液面高度变化信号控制电机32的转速，可选地，第三检测装置可以是设置在玻璃窑炉4内的液位计。

在实际设置中，控制装置可以具有分别对应于该多个螺旋输送单元的控制单元，以能够分别独立地控制多级螺旋输送单元中对应一者的给料速度。

由于玻璃生产环境温度高，容易使料仓2内原料板结，因此在布置多级螺旋输送单元时，可以使一级螺旋输送单元至最后一级螺旋输送单元由远及近依次布置(“远、近”是指相对于玻璃窑炉炉体外壁的距离的远和近)，料仓2设置在一级螺旋输送单元的上方，以增加料仓2到玻璃窑炉4的炉壁的距离(参考图2)，进一步地，还可以在料仓2外部设置隔热通风结构。

下文将以两极螺旋输送单元为例，示例性地描述给料机3的控制方法：

如图2和图5所示，给料机3包括两级螺旋输送单元，控制装置包括两个控制单元，对应地，定义控制一级螺旋输送单元的控制单元为第一控制单元，控制最后一级螺旋输送单元的控制单元为第二控制单元。

一级螺旋输送单元的控制方式：

料仓内原料堆积的基准高度为h₀，对应于该基准高度h₀，螺旋叶片的转速为V₀；第一控制单元内预设有速度阈值{V_a≤V≤V_b}，并且V_a＜V₀＜V_b。第二检测装置检测料仓原料堆积实际高度为h₁并向第一控制器传送料位高度信号，

(1)当h₁＞h₀时，第一控制器接收第一传感器发送的速度信号V₁，若V₁＞V_b，则第一控制器保持电机转速不变，使螺旋叶片保持以V₁的速度转动，当第二检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁＝h₀时，第一控制器控制电机减速，使螺旋叶片转速降至V₀；若V₁＜V_b，第一控制器控制电机加速至V_b，当第二检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁＝h₀时，第一控制器控制电机减速，使螺旋叶片转速降至V₀。

(2)当h₁＜h₀时，第一控制器接收第一传感器发送的速度信号V₁，若V₁＞V_a，则第一控制器控制电机减速，使螺旋叶片以V_a的速度转动，当第二检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁＝h₀时，第一控制器控制电机加速，使螺旋叶片转速增加至V₀；若V₁＜V_a，则第一控制器保持电机转速不变，等待第二检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁＝h₀时，第一控制器控制电机加速，使螺旋叶片转速增加至V₀。

最后一级螺旋输送单元的控制方式：

玻璃窑炉内玻璃熔液的基准高度为h₀’，对应于该基准高度h₀’，计算螺旋叶片的转速为V₀’；第二控制单元内预设有速度阈值{V_a’≤V’≤V_b’}，并且V_a’＜V₀’＜V_b’。第三检测装置检测玻璃窑炉内玻璃熔液的标准高度为h₁’并向第一控制器传送液位高度信号，

(1)当h₁’＞h₀’时，第二控制器接收第一传感器发送的速度信号V₁’，若V₁’＞V_b’，则第二控制器保持电机转速不变，使螺旋叶片保持以V₁’的速度转动，等待第一检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁’＝h₀’时，第二控制器控制电机减速，使螺旋叶片转速降至V₀’；若V₁＜V_b’，第二控制器控制电机加速至V_b’，当第一检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁’＝h₀’时，第二控制器控制电机减速，使螺旋叶片转速降至V₀’。

(2)当h₁’＜h₀’时，第二控制器接收第一传感器发送的速度信号V₁’，若V₁’＞V_a’，则第二控制器控制电机减速，使螺旋叶片保持V_a的速度转动，当第一检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁’＝h₀’时，第二控制器控制电机加速，使螺旋叶片转速增加至V₀’；若V₁’＜V_a’，则第二控制器保持电机转速不变，等待第一检测装置检测料仓原料堆积实际高度h₁’＝h₀’时，第二控制器控制电机加速，使螺旋叶片转速增加至V₀’。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。