一种粉料储存计量装置及粉料计量方法与流程

1.本技术涉及混凝土设备技术领域，尤其涉及一种粉料储存计量装置及粉料计量方法。


背景技术：

2.自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。自密实混凝土在隧道施工中应用广泛。中国专利201810105836.6公开了一种成品输送自密实混凝土搅拌车，该成品输送自密实混凝土搅拌车为一体式自密实混凝土搅拌设备，将自密实混凝土需要的多种物料的储存、计量、输送和搅拌设备集成在一起。在此类集成式自密实混凝土搅拌设备中，原料需要按一定比例添加到搅拌机中，称重装置用于对各种物料进行质量计量。此类集成式自密实混凝土搅拌设备中，料箱中的粉料输送到称重箱中进行称重计量，料箱和称重箱往往需要占用大量的空间，不利于小型化，而隧道空间受限，对施工设备的外形尺寸要求较高，因此普通的自密实混凝土搅拌设备外形尺寸难以达到隧道施工要求。


技术实现要素：

3.本技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种粉料储存计量装置及粉料计量方法。
4.该粉料储存计量装置包括：用于存储粉料的料仓、计量组件、输料软管、粉料输送机构、距离传感器；其中，计量组件包括一计量筒体、一推杆构件、螺母构件、动力源、出料挡板、开关机构、电控阀门；
5.所述计量筒体顶部设置有顶部开口、底部设置有出料口；所述顶部开口与出料口之间形成有计量通道；
6.所述推杆构件包括：与所述计量通道密封滑动配合的滑动塞部、位于所述滑动塞部上部且上端伸出所述顶部开口的螺杆部、上下贯穿所述螺杆部和滑动塞部的输料通道；
7.所述螺母构件可转动地安装在所述计量筒体的顶部开口的位置，且套接所述推杆构件的螺杆部外围且与所述螺杆部螺纹配合形成螺旋传动；
8.所述动力源用于驱动所述螺母构件转动，使螺母构件通过螺旋传动推动所述推杆构件上下动作；
9.所述出料挡板设置在所述计量筒体的出料口位置，其用于封闭或开启所述出料口；所述出料挡板与所述计量筒体铰接，且两者之间安装有扭转弹簧；所述扭转弹簧用于驱动所述出料挡板弹性封闭所述出料口；
10.所述开关机构具有一能够作伸缩动作的伸缩部件；所述伸缩部件能够在出料挡板处于封闭所述出料口的位置时伸出以阻挡出料挡板转动开启；
11.所述电控阀门安装在所述推杆构件的螺杆部上端；所述输料软管一端与粉料输送机构连接，一端与所述电控阀门连接；所述电控阀门能够调节使输料软管和输料通道之间
连通或者断开；所述粉料输送机构用于将料仓内的粉料向输料软管内输送；
12.所述距离传感器设置在所述滑动塞部的底部，其用于测量计量通道内的粉料与滑动塞部底部之间的距离。
13.在一些改进方案中，计量筒体的计量通道在靠近顶部开口的位置围绕所述螺杆部形成有一圈凸环部。
14.在一些改进方案中，螺母构件与所述计量筒体之间安装有轴承。
15.在一些改进方案中，计量通道的截面为椭圆形或者方形。
16.在一些改进方案中，计量通道的截面为圆形，其上形成有与所述推杆构件的运动方向一致的滑槽；所述滑动塞部上设置有与所述滑槽适配的凸块部。
17.在一些改进方案中，动力源为电机；所述电机的输出轴上安装有驱动齿轮；
18.所述螺母构件外部加工有能够与所述驱动齿轮啮合的齿轮圈。
19.在一些改进方案中，开关机构为气动执行元件或者电动执行元件。
20.在一些改进方案中，滑动塞部上设置有若干气孔。
21.在一些改进方案中，粉料储存计量装置还包括压力传感器；所述压力传感器设置在所述滑动塞部的底部，其用于测量计量通道内的粉料与滑动塞部底部之间的压力。
22.另一方面，本技术还提出了一种粉料计量方法，所述粉料计量方法应用于以上部分提出的粉料储存计量装置，包括步骤：
23.控制粉料输送机构使其处于停止工作的状态；
24.控制动力源驱动所述螺母构件转动使推杆构件运动到初始位置；此时，滑动塞部底部的高度为h；
25.控制开关机构的伸缩部件伸出以阻挡出料挡板转动开启；
26.控制电控阀门开启；
27.控制粉料输送机构开启以向计量通道内输入粉料，并通过距离传感器测量计量通道内的粉料与滑动塞部底部之间的距离l，并根据滑动塞部底部高度h和距离l确定计量通道内的粉料高度h，根据粉料高度h确定计量通道内粉料的体积，根据粉料的体积和密度计算出粉料的质量；
28.控制粉料输送机构关闭，控制电控阀门关闭，控制开关机构的伸缩部件收回，并控制动力源驱动所述螺母构件转动使推杆构件向下运动使粉料推开出料挡板从出料口落料，直到此次落料完成之后，所述出料挡板在扭转弹簧的作用下再次封闭所述出料口。
29.本技术提出的粉料储存计量装置包括：用于存储粉料的料仓、计量组件、输料软管、粉料输送机构、距离传感器；其中，计量组件包括一计量筒体、一推杆构件、螺母构件、动力源、出料挡板、开关机构、电控阀门。本技术的技术方案能够对落料的粉料体积进行控制，进而控制落料的粉料质量，并具有如下技术效果：第一、无需在称重箱体外围布置称重传感器，计量筒体形状可设置成筒状，空间上容易布置，对其他部件影响较小，有利于整个设备的空间利用。第二、通过计量筒体的计量通道能够快速多次进行体积测量，本身所需的体积可以做小。
附图说明
30.图1是本技术实施例中一种粉料储存计量装置的结构示意图。
31.图2是本技术实施例中一种粉料储存计量装置的另一结构示意图。
32.图3是图2中a向剖视图。
33.图4是本技术实施例中一种粉料计量方法的流程图。
具体实施方式
34.以下是本技术的具体实施例并结合附图，对本技术的技术方案作进一步的描述，但本技术并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
36.参考图1至图3，本技术实施例提出了一种粉料储存计量装置，其包括：用于存储粉料的料仓100、计量组件200、输料软管300、粉料输送机构400、距离传感器500；其中，计量组件200包括一计量筒体210、一推杆构件220、螺母构件230、动力源240、出料挡板250、开关机构260、电控阀门270。
37.在本技术实施例中，粉料储存计量装置应用于集成式自密实混凝土搅拌设备，具体用于储存和计量粉料，例如煤灰和水泥。具体地，自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。自密实混凝土的制作原料包括外加剂、胶结材料和粗细骨料，具体可以包括如下材料：石子、砂、水泥、煤灰、液体外加剂、固体外加剂。其中，石子是粗骨料；砂为细骨料；水泥和煤灰为粉料。集成式自密实混凝土搅拌设备将自密实混凝土需要的多种物料的储存、计量、输送和搅拌设备集成在一起。在此类集成式自密实混凝土搅拌设备中，原料需要按一定比例添加到搅拌机中，称重装置用于对各种物料进行质量计量。集成式自密实混凝土搅拌设备能够用于现场制作自密实混凝土。
38.集成式自密实混凝土搅拌设备具有形成外部结构的设备壳体。集成式自密实混凝土搅拌设备在设备壳体内设置有搅拌机、传送带、料箱、称重装置。这些常规构成部分为现有技术的范畴，这里不再赘述。此类集成式自密实混凝土搅拌设备中，料箱中的粉料输送到称重箱中进行称重计量，料箱和称重箱往往需要占用大量的空间，不利于小型化，而隧道空间受限，对施工设备的外形尺寸要求较高，因此普通的自密实混凝土搅拌设备外形尺寸难以达到隧道施工要求。
39.计量筒体210顶部设置有顶部开口211、底部设置有出料口212；所述顶部开口211与出料口212之间形成有计量通道213。计量通道213能够用于容纳粉料。
40.参考图2，推杆构件220包括：与所述计量通道213密封滑动配合的滑动塞部221、位于所述滑动塞部221上部且上端伸出所述顶部开口211的螺杆部222、上下贯穿所述螺杆部222和滑动塞部221的输料通道223。滑动塞部221与计量通道213密封滑动配合，能够沿着所述计量通道213上下运动。输料通道223上下贯穿所述螺杆部222和滑动塞部221，粉料能够通过输料通道223自上而下地注入到计量通道213内。
41.参考图2，螺母构件230可转动地安装在所述计量筒体210的顶部开口211的位置，
且套接所述推杆构件220的螺杆部222外围且与所述螺杆部222螺纹配合形成螺旋传动；动力源240用于驱动所述螺母构件230转动，使螺母构件230通过螺旋传动推动所述推杆构件220上下动作。螺母构件230与螺杆部222之间能够形成螺旋传动，螺旋传动能够将螺母构件230的转动转换成推杆构件220的上下直线运动。因此，在动力源240的驱动下，螺母构件230通过转动推动所述推杆构件220上下动作。进一步地，螺母构件230与所述计量筒体210之间安装有轴承。
42.在一些实施方式中，动力源240为电机；所述电机的输出轴上安装有驱动齿轮241；所述螺母构件230外部加工有能够与所述驱动齿轮241啮合的齿轮圈231。此处，电机可以为伺服电机。
43.需要说明的是，螺母构件230每转动一圈对应驱动推杆构件220运动的距离为一定值t，因此，控制器可通过动力源240精确控制螺母构件230所转过的圈数，从而精确控制推杆构件220的运动距离，并结合推杆构件220在计量通道213的初始高度，控制器可对推杆构件220在计量通道213内的位置进行精确控制。
44.在一些实施方式中，参考图2，计量筒体210的计量通道213在靠近顶部开口211的位置围绕所述螺杆部222形成有一圈凸环部214。凸环部214能够对滑动塞部221进行限位，避免滑动塞部221向上脱离计量通道213。
45.在一些实施方式中，滑动塞部221上设置有若干气孔。滑动塞部221在计量筒体210中运动时，气孔便于计量筒体210内的气体快速进出，使滑动塞部221上下两侧气压迅速达到平衡。此外，气孔未在附图中示出。需要说明的是，气孔为用于通气的小孔，粉料难以顺畅通过。在一些实施方式中，计量筒体上可以设置大量细小的气孔，这些气孔仅允许空气通过，由于孔径小粉料难以顺畅通过。
46.推杆构件220仅能够相对于计量筒体210作上下运动。在一些实施方式中，计量通道213的截面为椭圆形或者方形。滑动塞部221与所述计量通道213截面形状一致形成密封滑动配合，而椭圆形或者方形的截面可防止滑动塞部221相对于计量筒体210发生转动。
47.在一些实施方式中，计量通道213的截面为圆形，其上形成有与所述推杆构件220的运动方向一致的滑槽215；所述滑动塞部221上设置有与所述滑槽215适配的凸块部224。此处，滑动塞部221的凸块部224与计量通道213的滑槽215相互配合，可阻止滑动塞部221相对于计量筒体210发生转动。
48.参考图2，出料挡板250设置在所述计量筒体210的出料口212位置，其用于封闭或开启所述出料口212；所述出料挡板250与所述计量筒体210铰接，且两者之间安装有扭转弹簧251；所述扭转弹簧251用于驱动所述出料挡板250弹性封闭所述出料口212。计量筒体210的出料口212用于将预设体积的粉料添加至搅拌机中。出料挡板250能够通过转动调节实现封闭或者开启计量筒体210下方的出料口212。当出料挡板250不受外力作用时，扭转弹簧251向出料挡板250施加一个扭矩，促使出料挡板250处于封闭所述出料口212的位置。当计量筒体210的物料压力足够大时，能够克服扭转弹簧251的扭矩将出料挡板250开启。此外，扭转弹簧属于螺旋弹簧。扭转弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，该弹簧将它们拉回初始位置，产生扭矩或旋转力。扭转弹簧可以存储和释放角能量或者通过绕簧体中轴旋转力臂以静态固定某一装置。
49.参考图2，开关机构260具有一能够作伸缩动作的伸缩部件261；所述伸缩部件261
能够在出料挡板250处于封闭所述出料口212的位置时伸出以阻挡出料挡板250转动开启。参考图2，当出料挡板250处于封闭所述出料口212的位置时，开关机构260的伸缩部件261伸出从下方抵住出料挡板250，此时，出料挡板250无法开启。当开关机构260的伸缩部件261收回时，出料挡板250能够被计量筒体210压力冲开。开关机构260为气动执行元件或者电动执行元件，具体可以为气缸，伸缩部件261为汽缸的活塞杆。
50.参考图2，电控阀门270安装在所述推杆构件220的螺杆部222上端；所述输料软管300一端与粉料输送机构400连接，一端与所述电控阀门270连接；所述电控阀门270能够调节使输料软管300和输料通道223之间连通或者断开；所述粉料输送机构400用于将料仓100内的粉料向输料软管300内输送。电控阀门270位于推杆构件220的输料通道223与输料软管300之间，能够在控制器的控制下控制两者之间的通断。此外，粉料输送机构400为管状的螺旋输送装置；螺旋输送装置安装连接在料仓100的底部。
51.当电控阀门270开启时，粉料输送机构400能够将料仓100内的粉料通过输料软管300和推杆构件220的输料通道223注入到计量筒体210内。
52.参考图3，距离传感器500设置在所述滑动塞部221的底部，其用于测量计量通道213内的粉料与滑动塞部221底部之间的距离。距离传感器500能够用于测量计量筒体210内物料高度位置与滑动塞部221的底部之间的距离。具体地，滑动塞部221的底部可在多个位置布置有距离传感器500，结合多个距离传感器500所测量的不同位置的距离值确定最终测定值，可有效减小测量误差。
53.此处，距离传感器500能够用于滑动塞部221底部以下的计量通道213内是否已注满粉料。
54.控制器可根据滑动塞部221的底部在计量筒体210内的高度位置和距离传感器500所测量的距离，确定计量筒体210内物料高度数值，从而计算出计量筒体210内物料体积。此外，由于粉料的密度为定值，因此，控制器能够计算出筒体210内物料质量。
55.进一步地，粉料储存计量装置还包括压力传感器600；所述压力传感器600设置在所述滑动塞部221的底部，其用于测量计量通道213内的粉料与滑动塞部221底部之间的压力。同理，滑动塞部221的底部可在多个位置布置有压力传感器600可减小测量数据的误差。此处，当压力传感器600测量到滑动塞部221的底部有物料压力时，当物料压力超过一定数值可判定计量通道213内的物料高度已经达到滑动塞部221底部位置并且对滑动塞部221底部造成一定挤压形成压力。此处，压力传感器600能够用于滑动塞部221底部以下的计量通道213内是否已注满粉料。
56.当滑动塞部221底部以下的计量通道213内是否已注满粉料时，物料高度与滑动塞部221的底部在计量筒体210内的高度位置相同，从而得到计量筒体210物料的体积。
57.此外，计量筒体210上可安装有振动马达，振动马达能够带动计量筒体210一起振动使计量通道213的物料的上表面更加均匀平整。
58.在本技术实施例中，粉料储存计量装置还包括一控制器；控制器分别连接到个动作机构并对这些动作机构进行精确控制。具体地，控制器分别连接到粉料输送机构400、电控阀门270、动力源240、开关机构260、距离传感器500、压力传感器600。在控制器的控制下，粉料储存计量装置能够对粉料进行体积和质量计量。
59.粉料储存计量装置的工作过程如下：第一步、控制器控制粉料输送机构400使其处
于停止工作的状态。第二步、控制器控制动力源240驱动所述螺母构件230转动使推杆构件220运动到初始位置；此时，滑动塞部221底部的高度为h1。第三步、控制器控制开关机构260的伸缩部件261伸出以阻挡出料挡板250转动开启；第四步、控制器控制电控阀门270开启。第五步、控制器控制粉料输送机构400开启以向计量通道213内输入粉料，并通过距离传感器500测量计量通道213内的粉料与滑动塞部221底部之间的距离l，并根据滑动塞部221底部高度h1和距离l确定计量通道213内的粉料高度h2，根据粉料高度h2确定计量通道213内粉料的体积，此处，粉料高度h2等于滑动塞部221底部高度h1减去距离l，此处，计量通道213形状一定，其不同高度上的粉料体积为定值，因此，可预先对计量通道213不同高度上的体积进行标定。此处，获得粉料的体积后可根据密度计算出粉料质量。第六步、控制器控制粉料输送机构400关闭，控制电控阀门270关闭，控制开关机构260的伸缩部件261收回，并控制动力源240驱动所述螺母构件230转动使推杆构件220向下运动使粉料推开出料挡板250从出料口212落料，直到此次落料完成之后，所述出料挡板250在扭转弹簧251的作用下再次封闭所述出料口212。此时，随着推杆构件220向下推动粉料冲开出料挡板250从出料口212落料，直到滑动塞部221运动到靠近出料挡板250的位置，此时，计量通道213内的粉料完全排出。
60.本技术提出的粉料储存计量装置包括：用于存储粉料的料仓100、计量组件200、输料软管300、粉料输送机构400、距离传感器500；其中，计量组件200包括一计量筒体210、一推杆构件220、螺母构件230、动力源240、出料挡板250、开关机构260、电控阀门270。本技术的技术方案能够对落料的粉料体积进行控制，进而控制落料的粉料质量，并具有如下技术效果：第一、无需在称重箱体外围布置称重传感器，计量筒体形状可设置成筒状，空间上容易布置，对其他部件影响较小，有利于整个设备的空间利用。第二、通过计量筒体的计量通道能够快速多次进行体积测量，本身所需的体积可以做小。
61.参考图4，本技术实施例还提出了一种粉料计量方法，该粉料计量方法应用于以上部分提出的粉料储存计量装置，包括步骤：
62.步骤s401，控制粉料输送机构400使其处于停止工作的状态；
63.步骤s402，控制动力源240驱动所述螺母构件230转动使推杆构件220运动到初始位置；此时，滑动塞部221底部的高度为h1；
64.步骤s403，控制开关机构260的伸缩部件261伸出以阻挡出料挡板250转动开启；
65.步骤s404，控制电控阀门270开启；
66.步骤s405，控制粉料输送机构400开启以向计量通道213内输入粉料，并通过距离传感器500测量计量通道213内的粉料与滑动塞部221底部之间的距离l，并根据滑动塞部221底部高度h1和距离l确定计量通道213内的粉料高度h2，根据粉料高度h2确定计量通道213内粉料的体积，根据粉料的体积和密度计算出粉料的质量；
67.步骤s406，控制粉料输送机构400关闭，控制电控阀门270关闭，控制开关机构260的伸缩部件261收回，并控制动力源240驱动所述螺母构件230转动使推杆构件220向下运动使粉料推开出料挡板250从出料口212落料，直到此次落料完成之后，所述出料挡板250在扭转弹簧251的作用下再次封闭所述出料口212。
68.在本技术的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
69.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
70.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
71.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本技术精神作举例说明。本技术所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。