专利名称：转动分舱式称重供料器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及供料系统，特别涉及干料供应系统。
背景技术：
在许多应用场合、包括各行各业的各种生产工艺中对干料进行精确计量是很重要的。通常在材料连续计量进入一生产工艺时，必须精确控制其供应速率，使得该工艺如设计要求运行，产品成分正确并不损害该工艺的成品的质量。
已有各种称重供料器被用来称重、供应如砂子、卵石、谷类、食物、化学品、药品、陶瓷等干料。一般来说，材料连续或周期提供给一称重供料器并且该称重供料器以连续和恒定的输出速率输出材料。但是不同称重供料器的能力也不同，这取决于称重供料器的设计及其工作原理。重量损耗供料器、皮带称重供料器和螺旋称重供料器为三种常用称重供料器。
皮带称重供料器在皮带传送材料时进行称重，要求连续供应一般来自上方储料装置的材料。在一种结构中， (例如Acrison，Inc.，260型皮带称重器/供料器)，储料装置中的材料经一斜槽向下传送到皮带后部，此时不称重。随着皮带的移动，皮带上的材料通过一称重段，产生一与通过称重段的材料的重量对应的重量信号。该重量信号与另一表示皮带速度的信号一起通过该称重供料器的控制器的处理后得出供料速率信号。然后把该供料速率信号与用户所需供料速率进行比较，该称重供料器的控制器据此不断调节驱动皮带的变速传动装置，从而保持所需供料速率。
皮带称重供料器也可使用一供料机构向皮带主动供料(例如螺旋传送器/供料器，另一皮带、振动盘装置等)。尽管这类主动供料(或预供料)与上述重力供料方法不同，但对皮带上的材料的称重方式恒定。把材料主动供应到称重皮带上的这种方式一般对所供应材料的物理控制程度更大。在这种工作方式中，称重皮带的移动速度保持恒定，该供料机构的供料速率可变。因此，该称重供料器的控制器不断调节该把材料供应到皮带上的供料机构的输出，从而保持从皮带上输出的材料的所需供料速率。材料通常直接从一如料斗或贮仓的储料装置提供给该供料机构。
另一种皮带称重供料器(例如Acrison，Inc.，203/210型)工作时对整个皮带称重组件称重，同时一以固定恒定速度操作的预供料器(例如螺旋传送器/供料器，另一皮带或振动型装置)称重皮带上的材料。该装有一变速输出传动装置的预供料器的输出不断由该称重供料器的控制器调节，使得材料通过称重皮带的速率与所需供料速率精确相符。在这一称重供料器中，材料通常也从一储料装置中直接供应给预供料器。
螺旋称重供料器(例如Acrison，Inc.，203B型)的工作方式与上述称重皮带相同，只是使用螺旋推进器而非皮带对材料进行称重和输送。
重量损耗供料器(例如Acrison，Inc.，400型系列)包括一料斗和一装在一秤上的供料机构。随着材料从该装有秤的计量/供料系统输出，产生一重量减小信号，该信号与一时间信号一起由该称重供料器的控制器的处理，算出供料速率。重量损耗供料器的供料机构装备有一变速传动装置，从而该称重供料器的控制器可不断调节其供料速率输出，从而保持所需供料速率。可周期再装填重量损耗供料器的料斗。
发明内容
在第一方面，本发明提供一种称重供料装置，包括多个舱室保持输入这些舱室中的材料和一对保持在这些舱室中的材料进行称重的秤。这些舱室可以一大致恒定转速围绕一轴线旋转，该秤构造成可产生一由保持在这些舱室中的材料的重量确定的信号。该信号可用来控制材料输入这些舱室中的速率。
本发明的实施可包括下述一点或多点内容。这些舱室可包括从一转轴伸出的至少两个叶片。这些舱室可构造成从第一位置转动到第二位置，舱室在第一位置上时，这些舱室能接收输入这些舱室中的材料，舱室在第二位置上时，这些舱室能排出材料。可用该信号控制材料输入这些舱室的速率，使得多个舱室中的材料的重量在材料从第二位置上的舱室中排出时大致保持恒定。这些舱室可构造成以大致恒定的排出速率排出材料。
在另一实施方式中，本发明可包括一把材料输入这些舱室的预供料器，该预供料器能接收来自该秤的信号。该预供料器可构造成以一由来自该秤的信号确定的速率把材料输入这些舱室。该转动分舱机构的舱室可构造成从第一位置转动到第二位置，舱室在第一位置上时，这些舱室能接收从该预供料器输入这些舱室的材料，舱室在第二位置上时，这些舱室能排出材料。可用该信号控制预供料器的供料速率，使得多个舱室中的材料的重量在材料从第二位置上的舱室中排出时大致保持恒定，同时材料以大致恒定的排出速率从该转动分舱机构排出。
在第二方面，本发明提供一种以大致恒定速率提供一材料的方法，包括在舱室以一大致恒定转速围绕一轴线旋转的同时把材料从一预供料器输入多个保持材料的舱室；对保持在多个舱室中的材料进行称重；提供一由保持在这些舱室中的材料的重量确定的信号；以及使用该信号调节预供料器的供料速率。
本发明的实施可包括下述一点或多点内容。该信号可为电、机械或光信号。材料可为固体或液体。这些舱室可包括从一转轴伸出的至少两个叶片和至少两个端板。随着这些舱室的旋转，每一舱室可从第一位置转动到第二位置，舱室在第一位置上时，材料可输入每一舱室中，舱室在第二位置上时，材料可从每一舱室排出。供料器把材料输入这些舱室的速率可调节，从而随着这些舱室的旋转多个舱室中的材料的重量大致保持恒定。
图1a和1b为一称重供料器的侧视示意图。
图2a和2b为一称重供料器的侧视示意图。
图3为一称重供料器的一转动叶片称重装置的侧视示意图。
图4为一秤的侧视示意图。
图5为一反馈系统的示意图。
具体实施例方式
图1a简示出一称重供料器10，包括一容纳一可转动分舱机构102的称重室100。称重供料器可操作地与一预供料器14和一供应料斗12连接。供应料斗12中装有待供应材料，与预供料器14的进口13机械连接。预供料器14装备有一变速传动装置，以根据来自称重供料器的信号以受控速率把材料输入称重供料器10。图1a示出一转动型预供料器14，图1b示出一螺旋推进型预供料器14，这两个预供料器都可把材料以受控速率输入称重供料器10中。本发明也可使用把材料以受控速率输入称重供料器中的其它预供料器。
供应料斗12可具有圆锥形，便于材料靠重力排入预供料器14中。也可用一主动机械机构主动传送材料，以确保材料从供应料斗12通过进口13流入预供料器14。
预供料器14的一出口通道15用可以是柔性或刚性连接器30(图中示出一柔性连接器)与称重供料器10的一单独支承的隔离进口通道18的一端连接。隔离进口通道18由一法兰19支承，因此与称重供料器10机械隔离。进口通道18的另一端用一可以是防尘柔性套管的柔性连接器31与称重室100的进口115连接。该套管可用布、橡胶、布和橡胶的组合或容许柔性防尘机械连接但又使进口通道18与称重供料器10机械隔离的其他材料制成。一同样的柔性连接器32将称重室100的出口117与一隔离出口通道20连接，该隔离出口通道由一法兰21的单独支承以便将出口通道20与称重供料器10机械隔离。隔离进口通道18和隔离出口通道20可包括在称重室100内，从而称重供料器100的用户无需制成直接与装有秤的称重室100的进口115和出口117的连接。用户最好制成与称重供料器机械隔离的通道的连接，使得装有称重室100的称的灵敏度不受影响。
预供料器14经隔离进口通道18把材料供给其中容纳一可转动分舱机构102的称重室100。可转动分舱机构102包括一系列由围绕称重室100中心轴线上一转轴122旋转的叶片120限定的舱室130。整个室装在一精确秤20(未示出)上并处于平衡状态，从而只对由预供料器14输入称重室100中的材料进行称重。一与称重室100中材料重量直接有关的信号提供反馈，从而如下所述控制称重供料器10的材料输出速率。但是，首先说明称重室100。
参见图2a和2b，图2a和2b分别为称重室100的端视图和侧视图。称重室100由通常为圆柱形侧壁110和平面端壁113构成。称重室100有材料进和出的进口118和出口119。在称重室100内部，多个叶片120从一中央转轴122向外伸出。两平盘形端板114连接在转轴122上并与多个叶片120的纵向两端连接，形成称重室的多个扇形舱室130。本发明也可不使用端板114，此时，叶片120的纵向两端延伸靠近但不接触平面端壁113。不使用端板时，舱室130由中央转轴122、叶片120和平面端壁113构成。
本发明可使用两个或两个以上舱室，但一般使用6-20个舱室。由于转轴122有一定直径，因此舱室130并非精确呈扇形，因为各叶片并不在它们与转轴122接触处互相接触。而是，各叶片120围绕转轴的不同方位位置上与转轴连接，因此舱室的形状更正确说为扇形部减去该扇形尖端部分。
叶片120外端与称重室100内壁110之间的间隙很小，从而即使有材料在叶片120的径向端与圆柱形侧壁110之间通过，其数量也很少。如不用端板114形成舱室130，叶片120纵向两端与平面端壁113之间的间隙同样很小。间隙的精确尺寸取决于输入称重供料器10中的材料种类、其粒子大小和称重供料器的温度。一般来说，如称重供料器10中使用细粉末而非大颗粒，就要求间隙小。叶片120的径向和/或纵向端可装有与圆柱形侧壁110和/或平面端壁113接触的例如橡胶刷的柔性材料，使得转动叶片120与称重室100的内壁110和/或平面端壁113之间通常没有间隙。由于叶片120两端与端壁113之间的间隙很小或由于平盘形板114构成舱室130的两端并与舱室130一起转动，因此材料无法漏过叶片120的两端。
中央转轴122与一位于称重室100外部的同步驱动齿轮马达140通过一联轴节直接连接或用一链条连接。驱动齿轮马达140转动中央转轴122和可转动分舱机构102的叶片120。当叶片120围绕转轴122旋转时，由叶片限定的舱室130也围绕称重室100的中央转轴122旋转。转轴122受同步驱动齿轮马达140的驱动以恒定转速转动。一般来说，转轴122和可转动分舱机构102的转速为约每分钟3-30转(RPM)，这取决于应用参数。但是，这一转速一旦设定，在给定应用场合下一般保持恒定。
仍参见图2，随着可转动分舱机构102在称重室100中转动，材料从位于称重室100紧上方的预供料器14(未示出)通过进口118输入舱室130中。当舱室130位于机构102上部的第一位置(图2a中水平条纹区)时材料落入舱室130中，并在舱室130中旋转，直到舱室130位于机构102下部的第二位置(图2a中垂直条纹区)。在第二位置上，舱室130中的材料在重力作用下从称重室100的出口119排出称重室100。例如，随着可转动分舱机构102的转动，预供料器14(未示出)中的材料通过进口115下落并沉积在位于进口115下方的位置a和/或b上的舱室130中。随着可转动分舱机构102的转动，所沉积材料随着围绕转轴122旋转的舱室一起转动，直到舱室到达位置e和f，在该位置上，材料在重力作用下通过出口117落出舱室和称重室100。该称重供料器运转时舱室130中的材料一般填充舱室容积的5-80％。当把干料输入称重供料器中时，一般需要在小于100％容量下运转，因为干料趋于“堆积”而非向四面扩展地填充舱室的所有可得到的容积。
参见图3，称重室100的外形可构作成使得在其主体底部，从转轴122到侧壁110的距离远远大于叶片120的长度，因此当材料到达该主体较大部分时不受叶片120的约束。
由于可转动分舱机构102的舱室130以恒定速率旋转，因此如果材料以恒定速率输入称重室100，材料从称重室100下落的速率也恒定。
由于称重室100呈封闭结构，因此与操作机构大部分暴露于积聚的灰尘中的皮带称重供料器不同，称重供料器10是基本上防尘的。此外，由于称重室100的转动部件较少，因此称重供料器10的机械结构较简单。
参见图2a、2b和4，包括驱动齿轮马达140和称重室100中的材料的整个称重室100及其所有舱室用秤20称重，该秤可为平衡梁型称重机构。称重室100通过一主杠杆梁210悬挂，该梁可分开成一Y形轭架，称重室100支承在其两端上。主杠杆梁210用主枢轴212连接在一主支承结构211上，用副枢轴213连接在一称重室100支承结构上。一稳定连接组件214把该称重室100支承结构的底部连接到主支承结构211上。稳定连接组件214用连接枢轴215连接到主支承结构和称重室100支承结构上。
主杠杆梁210围绕主枢轴212枢转。称重室100中没有材料时，秤20在其“零”位上平衡。这称为秤的“零点”，零点为供料速率标定提供基准。当材料加入称重室100中时，杠杆梁响应材料重量稍稍围绕主枢轴212枢转。一传感器220测量主杠杆梁210的位移。该传感器可为机械、电-机械、应力计、压电、LVDT、位移测量转换器或其他类型转换器。由于所测量位移与称重室100中的材料重量成正比，因此传感器提供一与称重室100中材料重量直接和线性相关的精确信号。
主杠杆梁210还装备有一个或多个缓冲器222以便缓冲由该称重系统突然偏离平衡状态造成的杠杆臂的运动，这一般由称重室100的振动或材料进入称重室100的方式造成。尽管上述平衡梁型杠杆机构描述用作本发明使用的秤，应该明白本发明也可使用装备有其他类型的称重传感器的其他类型的秤。
参见图5，在一比较器310中使用由秤20产生的并与称重供料器10中材料重量成正比的重量信号300将称重供料器10的实际材料输出速率与称重供料器10的所需材料输出速率进行比较。比较器310一般为一计算机，但本发明也可使用机械、电或其他比较器。
所需输出速率由用户确定，实际上，用户设定一与所需输出速率有关的信号320的值，该值输入比较器310中。一与可转动分舱机构102的转速有关的信号330也输入比较器310中。结合重量信号300，可从信号330计算称重供料器10的实际材料输出速率。由于信号300与称重室100中的材料重量有关，信号330与材料从称重室100排出的速率有关，因此可用一把信号300和310作为参数的简单数学算法得出一与称重供料器10的实际材料输出速率有关的信号。
与实际输出速率有关的该信号在比较器310中与所需输出速率有关的的信号320作比较。如果实际输出速率小于所需输出速率，一反馈信号340从比较器310送到预供料器14，指令它以更快速率把材料输入称重供料器10。如果实际输出速率大于所需输出速率，一反馈信号340从比较器310送到预供料器14，指令它以更慢速率把材料输入称重供料器10。反馈信号340确保称重供料器10的实际材料输出速率等于所需输出速率。
与实际输出速率对应的信号的精度不但取决于重量和转速测量精度，还取决于所有进入称重室100的材料都从该室排出这一假定的有效性。如果所有进入称重室100的材料都从该室排出，称重室的装载重量减去非装载重量等于在一定时间中运动通过称重室的材料的重量。
但是，如果某些材料粘着在称重室100或其任何部件上，在同样时间中运动通过称重供料器的材料稍稍减少。反馈信号有效运行，在称重室100中保持一定重量的材料，如果有材料粘在称重室100中而不是从称重室排出，称重供料器10的实际输出速率小于所需输出速率。这是由于粘在称重室100内表面上的材料造成称重系统的“零点”向上偏移，从而造成所供应的材料量减小。称重供料器10在输送轻易通过称重室100及其转动分舱机构102而不粘附的非粘性干料时运转得最佳。
构成分舱称重机构102的叶片120、端板110和中央转轴122可用任何耐用、不发生化学反应的材料制成。不锈钢是满足这些要求的材料。称重室100及其可转动分舱机构1 02的材料制成设有材料“不粘附”例如Teflon涂层，有助于防止材料粘附以及在开始粘附时促使其脱落。此外，如某些材料确定粘附在称重室100的部件上，从秤20输出的信号300可在比较器310中“重设零点”以补偿粘附在称重室100表面上的材料。重设零点的信号300再次使其有效地只与通过称重室100和称重供料器10的材料的重量有关。
权利要求
1.一种称重供料装置，包括多个用来保持输入舱室中的材料的舱室，该舱室构造成围绕一轴线以恒定转速旋转；以及一对保持在舱室中的材料进行称重的秤，该秤构造成产生一由保持在舱室中的材料的重量确定的信号，该信号可用来控制材料输入舱室中的速率。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括一为固体材料的材料。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括一为液体材料的材料。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该舱室包括至少两个从一转轴伸出的叶片；以及至少两个端部挡板。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该舱室构造成从第一位置运动到第二位置，该舱室在第一位置时能接收输入该舱室的材料，该舱室在第二位置时能排出材料。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该信号能用来控制材料输入该舱室的速率，使得材料在从位于第二位置上的舱室排出时多个舱室中的材料重量大致保持恒定。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该舱室构造成使其能在垂直方向上接收和排出材料。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，该舱室构造成以大致恒定排出速率排出材料。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括一把材料输入该舱室的预供料器，该预供料器能接收来自秤的信号。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该预供料器构造成以一由来自秤的信号确定的速率把材料输入该舱室中。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，其还包括一为固体材料的材料。
12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，其还包括一为液体材料的材料。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，这些舱室包括至少两个从一转轴伸出的叶片；以及至少两个端部挡板。
14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，可转动分舱机构的舱室构造成从第一位置运动到第二位置，该舱室在第一位置时能接收从预供料器输入该舱室的材料，该舱室在第二位置时能排出材料。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，该信号能用来控制预供料器的供料速率，使得材料在从位于第二位置上的舱室排出时多个舱室中的材料重量大致保持恒定。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，这些舱室构造成使其能在垂直方向上接收和排出材料。
17.如权利要求14所述的装置，其特征在于，材料以大致恒定排出速率从可转动分舱机构排出。
18.一种以大致恒定速率提供一材料的方法，包括在该舱室以一大致恒定转速围绕一轴线旋转的同时把材料从一预供料器输入多个保持材料的舱室中；对保持在多个舱室中的材料进行称重；产生一由保持在多个舱室中的材料的重量确定的信号；以及使用该信号调节预供料速率。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该信号为电信号。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该信号为机械信号。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该信号为光信号。
22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该材料为固体材料。
23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该材料为液体材料。
24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，该舱室包括至少两个从一转轴伸出的叶片；以及至少两个端部挡板。
25.如权利要求18所述的方法，其特征在于，当多个舱室围绕该轴线旋转时，每一舱室从第一位置运动到第二位置，每一舱室在第一位置时材料输入每一舱室，每一个舱室在第二位置时材料从每一舱室排出。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，其还包括调节材料输入多个舱室中的速率，使得该舱室旋转时在多个舱室中的材料的重量大致保持恒定。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，材料在垂直方向上输入该舱室并从该舱室排出。
全文摘要
一种称重供料装置(10)，包括多个用来保持输入舱室中的材料的舱室(102)和一对保持在这些舱室中的材料进行称重的秤(20)。舱室(102)构造成围绕一轴线(122)以大致恒定转速旋转，该秤构造成产生一由保持在这些舱室中的材料的重量确定的信号(300)。该信号可用来控制材料输入这些舱室中的速率(340)。
文档编号G01G11/00GK1440502SQ01812225
公开日2003年9月3日 申请日期2001年4月4日 优先权日2000年5月1日
发明者R·J·里恰尔迪 申请人:阿里森有限公司