一種定量量取裝置的製作方法
2023-05-26 06:32:21
本實用新型涉及量取裝置技術領域，特別是涉及一種粉末和顆粒物的定量量取裝置。
背景技術：
目前，在食品、醫藥、化工、農業等領域經常會為將某種粉末或顆粒物料按一定的質量進行量取,以便分裝成小包裝；並且，在同一個小包裝中，還會加入多種成分。
現有技術中，通常採用人工來完成上述定量量取過程，但是，人工定量量取的效率低，容易造成粉末或顆粒物料的汙染，而且誤差大，容易遺漏成分。為解決上述技術問題，現有技術中還可以採用定量量取裝置進行量取。定量量取裝置包括水平旋轉滑塊結構、隔板結構等。但是，上述定量量取裝置中，或定量和輸送需要分步完成，或單次定量量取量受定量量取裝置自身體積限制，使得單次無法完成大量的定量量取。
因此，如何設計一種定量量取裝置，以便在定量過程中同時完成物料的輸送，且單次定量不受自身體積的限制，成為本領域技術人員目前亟需解決的技術問題。
技術實現要素：
本實用新型的目的是提供一種定量量取裝置，物料的輸送與定量同時進行，且單次定量不受自身體積的限制。
為解決上述技術問題，本實用新型提供一種定量量取裝置，包括定量室和與動力源相連的螺旋杆，所述定量室具有進料口和與所述進料口連通的物料容腔，所述物料容腔的一端設有出料口以及用於啟閉所述出料口的封蓋，所述螺旋杆由所述物料容腔的一端延伸至另一端，並具有軸向延伸的螺旋葉片，以便在旋轉過程中推動處於相鄰所述螺 旋葉片之間的物料朝向所述出料口運動。
本實用新型的定量量取裝置，定量室的物料容腔設有螺旋杆，通過進料口進入物料容腔的物料填充在相鄰螺旋葉片之間的間隙中；當螺旋杆轉動時，螺旋葉片對物料的作用力會產生軸向分力，該軸向分力推動處於相鄰螺旋葉片之間的物料朝向出料口方向運動，同時開啟封蓋，即可經由出料口輸出物料。
在上述過程中，當螺旋杆帶動螺旋葉片轉過一定角度，螺旋葉片便可推動物料朝向出料口移動預定位移，該預定位移對應預定體積的物料，由於同一種物料的密度一定，同種物料的質量即取決於其體積，那麼，通過控制螺旋杆的轉動即可實現定量量取。同時，螺旋葉片轉動的過程中能夠實現對物料的輸送，實現了定量與輸送的同步進行。更為重要的是，物料的定量與螺旋杆的轉動相關，在定量室的容積一定時，也可以通過增加螺旋杆的轉動時間以及轉速來增加單次定量，由於螺旋杆的連續轉動時間可以基本不受限制，單次定量的量值得以提升，也不會受到定量室自身體積的限制。而且，通過控制螺旋杆的轉速和轉動時間，可以控制螺旋杆轉過較小角度，實現少量的定量量取。也就是說，本實用新型的定量量取裝置可以滿足多種量值的定量量取需求。此外，通過對螺旋杆轉動的精確控制，可以實現量值的微調，甚至可以實現無級調節，提高了定量量取的精度。
可選地，所述螺旋杆具有伸出所述出料口的伸出端，所述封蓋軸向可移動地連接在所述伸出端，以啟閉所述出料口。
可選地，還包括蓋合在所述出料口的出料端蓋，所述出料端蓋設有對所述封蓋進行周向限位的限位部，以便所述螺旋杆帶動所述封蓋軸向移動；所述出料端蓋還設有在所述封蓋開啟時與所述出料口連通的出料埠。
可選地，還包括套裝在所述伸出端、並處於所述封蓋外側的復位彈簧，所述出料端蓋具有軸向隔擋在所述復位彈簧外側的隔擋面。
可選地，所述封蓋具有徑向突出的限位凸臺，所述限位部為與所述限位凸臺徑向插接配合的限位槽，所述限位槽軸向延伸。
可選地，相鄰所述螺旋葉片的間距相等。
可選地，遠離所述出料口一端的所述螺旋葉片的外徑漸縮至與所述螺旋杆的外徑相等。
可選地，還包括安裝架，所述安裝架設有用於安裝所述定量室的安裝臺，所述定量室設有滑塊，所述安裝臺設有與所述滑塊配合的滑軌。
可選地，所述螺旋杆遠離所述出料口的一端設有插杆，所述插杆與所述滑軌同向延伸，所述動力源連接有聯軸器，所述聯軸器設有與所述插杆匹配的插槽；所述滑塊沿所述滑軌滑動時，帶動所述插杆插入所述插槽。
可選地，所述聯軸器的端孔以其內壁由兩側向內螺旋接入，以圍合形成所述插槽；處於所述插槽兩側的螺旋旋向相同，所述插杆的插入端設有與兩側的所述螺旋滑動配合的弧面，以帶動所述聯軸器旋轉而插入所述插槽。
附圖說明
圖1為本實用新型所提供定量量取裝置在一種具體實施方式中的剖面結構示意圖；
圖2為圖1所示定量量取裝置的左視圖；
圖3為圖1所示定量量取裝置的俯視圖；
圖4為圖1所示定量量取裝置的立體結構示意圖；
圖5為本實用新型所提供定量量取裝置的封蓋與出料端蓋的組裝分解示意圖；
圖6為本實用新型所提供定量量取裝置的定量室與安裝架的組裝分解示意圖；
圖7為本實用新型所提供定量量取裝置的聯軸器的立體結構示意圖。
圖1-7中：
1-出料端蓋，2-伸出端，3-封蓋，4-出料口，5-定量室，6-螺旋杆， 7-螺旋葉片，8-進料口，9-軸承，10-彈性擋圈，11-聯軸器，12-動力源，13-復位彈簧，14-出料埠，15-安裝架，16-插杆，17-滑塊，18-滑軌，19-限位凸臺，20-限位部，21-螺旋段，22-插槽，23-隔擋面，24-安裝臺，25-物料容腔，26-安裝板。
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種定量量取裝置，物料的輸送與定量同時進行，且單次定量不受自身體積的限制。
以下結合附圖，對本實用新型的定量量取裝置進行具體介紹，以便本領域技術人員準確理解本實用新型的技術方案。
本文所述的軸向、周向和徑向均以螺旋杆6為參照，螺旋杆6的延伸方向為軸向、環繞方向為周向、直徑的延伸方向為徑向。在螺旋杆6水平延伸的實施例中，軸向也可以稱為左右方向。
本文所述的上下以定量室5的使用狀態為參照，定量量取時垂直於地面的方向為上下方向，其中，靠近地面的方向為下，遠離地面的方向為上。
本文所述的內外以物料容腔25的中心為參照，靠近中心的方向為內，遠離中心的方向為外。
如圖1所示，本實用新型提供了一種定量量取裝置，包括定量室5和與動力源12相連的螺旋杆6，定量室5具有進料口8和與進料口8連通的物料容腔25，物料容腔25的一端開設有出料口4以及用於啟閉出料口4的封蓋3，螺旋杆6由物料容腔25的一端延伸至另一端；螺旋杆6設有螺旋葉片7，螺旋葉片7在螺旋杆6的周向環繞並在螺旋杆6的軸向延伸；當螺旋杆6轉動時，帶動螺旋葉片7轉動，使得螺旋葉片7推動處於相鄰螺旋葉片7之間的物料朝向出料口4運動，實現物料的輸送和定量量取。
當動力源12驅動螺旋杆6轉動時，處於螺旋杆6上的螺旋葉片7同步轉動，在螺旋葉片7轉動的過程中，會產生垂直於螺旋葉片7的法向作用力，在該法向作用力的軸向分力作用下，推動相鄰螺旋葉片 7之間的物料軸向移動；通過控制螺旋杆6的旋轉方向，即可推動相鄰螺旋葉片7之間的物料朝向出料口4運動，進而實現物料的輸送。同時，螺旋杆6轉動預定角度時，螺旋葉片7推動物料朝向出料口4運動的位移是確定的，對於特定種類的物料而言，由於密度是固定的，通過控制物料的體積即可實現對質量的控制，那麼，可以通過控制螺旋杆6的轉動實現物料的定量，從而經由出料口4輸出定量的物料。可見，通過螺旋杆6的轉動，不僅可以實現物料的輸送，還可以實現物料的定量量取，即螺旋杆6轉動過程中同時完成了物料的輸送與定量量取，相對於現有技術中的分步進行，具有更高的效率，還簡化了定量量取裝置的結構。
而且，定量量取的量值取決於螺旋杆6的轉動，通過控制螺旋杆6的轉速和連續轉動時間，可以持續地向外輸出物料，實現大量值的定量量取；通過控制螺旋杆6的轉動精度，可以實現小量值的量取，以及定量的微調，甚至可以實現定量的無級調節。可見，定量的量值不受定量室5自身體積的限制，尤其可以通過螺旋杆6的連續轉動實現大量值的定量量取，使得本實用新型的定量量取裝置具有更廣的適用範圍。
其中，所述物料容腔25的一端和另一端是相對而言的，是指處於物料容腔25延伸方向的兩端，其中的一端設置開口形成出料口4。
如圖2所示，本實用新型還可以包括安裝架15，安裝架15可以設有用於安裝定量室5的安裝臺24；定量室5可以設有滑塊17，安裝臺24可以設有與滑塊17滑動配合的滑軌18，以便通過滑塊17與滑軌18的配合實現定量室5的安裝。
滑塊17可以為設置在定量室5底面的梯形滑塊17，相應的，滑軌18可以設於安裝臺24頂面的梯形槽，且梯形的短邊在上，長邊在下。此時，滑軌18的梯形斜面可以對滑塊17施加斜向下的作用力，以提高定量室5的定位可靠性；而且，滑軌18的底面可以對滑塊17進行支撐，實現對定量室5的垂向定位可靠性。
如圖3所示，本實用新型的進料口8可以處於定量室5的上方， 具體可以為由上至下貫通的筒狀，筒狀的下端開口貫通至物料容腔25；當有物料經由進料口8進入時，在重力的作用下會自動落至物料容腔25，並填充在相鄰螺旋葉片7之間的間隙中。
如圖4所示，安裝架15還可以設有用於安裝動力源12的安裝板26，並將動力源12安裝於安裝板26的側面。本實用新型中，動力源12可以為電機，也可以為液壓馬達等其他動力部件，只要能夠驅動螺旋杆6轉動即可。
如圖5所示，本實用新型的封蓋3可以採用密封蓋3等結構形式，以便對出料口4進行密封。而且，封蓋3可以為閥門等能夠實現啟閉控制的部件，還可以設置相應的驅動部件，以驅動封蓋3啟閉出料口4。
請結合圖1，在一種實施例中，螺旋杆6的一端可以伸出出料口4形成伸出端2，封蓋3可以連接於伸出端2，具體可以與伸出端2軸向可移動、周向可轉動連接，如圖1所示。當螺旋杆6轉動時，封蓋3相對螺旋杆6周向轉動，並在螺旋杆6的螺紋驅動下沿著螺旋杆6軸向移動，以遠離或靠近出料口4，進而實現出料口4的啟閉。
為實現封蓋3的上述運動，封蓋3可以具有與螺旋杆6的外螺紋配合的內螺紋，且封蓋3的周向相對定量室5固定，以避免跟隨螺旋杆6周向轉動；當螺旋杆6周向轉動時，由於封蓋3的周向轉動被限制，便僅會沿螺旋杆6軸向移動，進而遠離或靠近出料口4，實現出料口4的啟閉。
同時，本實用新型還可以包括出料端蓋1，出料端蓋1可以蓋合在出料口4，具體可以固定連接在定量室5設有出料口4的一端，圍合在出料口4周圍，對經由出料口4輸出的物料進行防護，尤其可以隔擋外界的汙染物。出料端蓋1還可以設置出料埠，在封蓋3開啟出料口4時，出料埠能夠與出料口4連通，定量量取的物料可以經由出料口4進入出料埠，然後進入相應的承載裝置，如圖1所示。
詳細地，可以在出料端蓋1設置用於對封蓋3進行周向限位的限位部20，以便封蓋3能夠沿螺旋杆6軸向運動。該限位部20可以為 限位槽，封蓋3可以設置徑向突出的限位凸臺19，具體可以設置兩個沿同一直徑分別朝向相反的方向伸出的限位凸臺19，並將限位凸臺19插接至對應的限位槽內，以便對封蓋3進行周向限位。其中，限位槽可以軸向延伸，以避免防止封蓋3的軸向運動，且能夠在封蓋3軸向移動的過程中始終實現封蓋3的周向限位。
如圖6所示，螺旋杆6遠離出料口4的一端可以設置插杆16，插杆16與滑軌18可以同向延伸；動力源12可以通過聯軸器11與螺旋杆6相連，聯軸器11可以設有與插杆16匹配的插槽22，當滑塊17沿滑軌18滑動而實現定量室5與安裝架15的連接時，同時帶動插杆16插入聯軸器11的插槽22，實現聯軸器11與螺旋杆6的連接。其中，聯軸器11可以為快接聯軸器，以提高連接效率。
如圖7所示，插槽22靠近螺旋杆6的一端還可以連接有螺旋段21，或者說，聯軸器11靠近插杆16的一端為圓形端孔，插槽22處於該端孔的中部，那麼，該端孔可以其內壁由兩側向內螺旋接入，以圍合形成插槽22。同時，處於插槽22兩側的螺旋的旋向可以相同，插杆16的插入端可以設有與兩側的螺旋滑動配合的弧面，以便推動螺旋沿該弧面環繞，進而帶動所述聯軸器11旋轉，將插槽22轉動至與插杆16對應的位置，使得插杆16順利插入插槽22。
具體而言，當插杆16試圖插入聯軸器11的插槽22時，首先以該弧面的兩側分別與同側的螺旋接觸，並隨著插杆16的伸入而推動兩側的螺旋沿著該弧面滑動；由於兩側的螺旋均在聯軸器11的周向環繞，當螺旋沿弧面滑動時，會產生沿該弧面轉動的周向力，進而帶動聯軸器11轉動，直至聯軸器11的插槽22轉動至與插杆16對應的位置，便於插杆16順利插入插槽22內。
上述插杆16可以為扁平杆，該扁平杆的端部形成插入端，以該插入端的端面可以設置為弧面，至少具有一定弧度，以便能夠與插槽22兩側的螺旋進行滑動配合。相應的，插槽22可以為扁平槽，插槽22處於聯軸器11的中部是相對於聯軸器11的兩側而言的，以聯軸器的軸向中心線為參照，沿聯軸器11的徑向向兩側延伸一定較小範圍形 成的區域可以稱為聯軸器11的中部，該中部並非指正中間；將插槽22設置在聯軸器11的中部是為了便於插杆16的插入。由於聯軸器11轉動停止時會停留在任意位置，而插杆16必須正對插槽22才能夠插入，因此，在插槽22的兩側設置螺旋，並使得兩側螺旋的旋向相同，插杆16的弧面與螺旋接觸後，可帶動聯軸器11轉動至插槽22正對插杆16的位置，實現自動插入。而且，當插杆16和插槽22為扁平結構時，可以提高連接可靠性，尤其可以實現周向的可靠定位，避免聯軸器11與螺旋杆6出現周向相對轉動，提高動力傳遞的可靠性。
實際上，兩側的螺旋具有以下性質，以形成旋向相同的螺旋：
固定一個螺旋不動，以聯軸器11的軸心旋轉另外一個螺旋180度，則這兩個螺旋可以重合。或者說，由於插槽22的設置，這兩個螺旋均只周向環繞了約180度，如果每一個螺旋在周向上都延長到360度，則這兩個螺旋的曲面在立體空間是平行的；以周向環繞360度的螺旋為例，若每一個螺旋的導程是P，則這兩個螺旋在軸向上相距P/2，也就是說固定一個螺旋不動，軸向移動另外一個螺旋P/2,則兩個螺旋可以重合，即兩側的螺旋是同向的。
定量室5通過其下部的滑塊17與安裝架15上的滑軌18連接或分離，通過沿滑軌18方向滑動定量室5，可以將定量室5安裝到安裝架15的安裝臺24上，由圖6所示的定量室5與安裝架15相分離的狀態轉換到圖4所示安裝到位後的狀態。
當定量室5沿滑軌18的方向朝向聯軸器11滑動時，螺旋杆6同步滑向聯軸器11，螺旋杆6的插杆16與聯軸器11的螺旋段21相接觸；當螺旋杆6繼續滑動時，插杆16的插入端帶動聯軸器11的螺旋沿其弧面轉動，進而帶動聯軸器11相對於螺旋杆6做旋轉運動，直到聯軸器11的插槽22正對插杆16，插杆16插入插槽22內。也就是說，在定量室5滑動安裝的同時，螺旋杆6也接入聯軸器11內。而且，上述過程中，無需任何安裝工具，並可通過單一方向的移動快速完成安裝，有效提高了安裝效率和準確性。
可以理解，通過滑塊17與滑軌18可以實現定量室5與安裝架15 的安裝，當安裝到位後，可以通過插銷、擋板等定位件實現滑塊17與滑軌18的限位，以固定定量室5。
請再次結合圖1，如圖1所示，為提高封蓋3關閉出料口4的可靠性，本實用新型還可以包括復位彈簧13。復位彈簧13套裝在螺旋杆6的伸出端2，並處於封蓋3的外側；出料端蓋1還具有軸向隔擋在復位彈簧13外側的隔擋面23。當螺旋杆6正轉時，帶動封蓋3軸向外移而開啟出料口4，處於封蓋3與隔擋面23之間的復位彈簧13被壓縮，復位彈簧13產生推動封蓋3軸向內移以關閉出料口4的彈性回復力；當螺旋杆6反轉時，帶動封蓋3軸向內移，復位彈簧13同時輔助推動封蓋3軸向內移，使得封蓋3關閉出料口4。
此時，出料端蓋1可以設置為具有封閉端和開口端的筒狀，開口端朝向出料口4，並與定量室5處於出料口4外周的周壁連接固定，進而將出料口4套裝在筒內；封閉端的端面形成上述隔擋面23，對復位彈簧13進行隔擋；在筒內壁可以開設軸向延伸的凹槽，形成上述限位部20；筒狀結構的底壁可以開設缺口，以形成上述出料埠，在重力的作用下，由出料口4輸出的物料會落入出料埠向外輸出。
為實現螺旋杆6遠離出料口4的一端與定量室5的連接，可以設置軸承9，以實現螺旋杆6與軸承9的轉動連接，可以在定量室5遠離出料口4的一端設置用於安裝軸承9的安裝孔，並在安裝孔靠近動力源12的一端設置彈性擋圈10等隔擋件，以便對軸承9進行軸向限位。
另外，螺旋葉片7的螺距可以相等，以使得相鄰螺旋葉片7的軸向間距相等，從而使得填充在相鄰螺旋葉片7之間的物料的量相等，提高定量量取的準確性。或者，為獲得更好的定量精度，可以考慮變螺距設計、雙螺旋或多螺旋設計，不限於螺旋相等。
而且，處於遠離出料口4一端的螺紋葉片，可以其外徑漸縮至與螺旋杆6的外徑相等，具體可以按照一定弧度進行漸變，以起到穩定物料出料量的作用。或者，處於遠離出料口4一端的螺紋葉片，可以採用直線式漸變至與螺旋杆6的外徑相等，本領域技術人員可以根據 物料量以及定量精度等進行合理選擇。
在上述基礎上，以電機作為動力源12為例，結合圖1-7，對本實用新型的動作過程進行詳細說明。
本實用新型的螺旋杆6安裝在定量室5內，螺旋杆6上設有螺旋葉片7，螺旋杆6通過聯軸器11與動力源12連接，螺旋杆6的右端與軸承9連接，軸承9通過彈性擋圈10固定於定量室5的右端孔內，螺旋杆6、軸承9、定量室5的物料容腔25同軸設置。初始狀態，封蓋3緊貼定量室5的出料口4，通過電機的旋轉運動，帶動螺旋杆6在定量室5內做旋轉運動；由於封蓋3的限位凸臺19在出料端蓋1的限位部20內，限制了封蓋3的周向轉動，在螺旋杆6的旋轉運動作用下，帶動封蓋3相對於定量室5做遠離出料口4的軸向運動,以開啟出料口4。定量室5的上部設有進料口8，物料從進料口8進入，在重力作用下進入到定量室5內並與螺旋葉片7接觸；由於螺旋葉片7做旋轉運動，物料在螺旋葉片7的軸向分力作用下向出料口4運動，定量室5內的物料不斷從出料口4送出。由於定量室5內的物料有減小的趨勢，受重力作用，進料口8處仍不斷有物料進入，從而使得定量室5內的物料不斷得到補充且始終處於充滿狀態；即當螺旋葉片7旋轉時，不斷有物料從進料口8進入並通過定量室5從出料口4送出，從而實現了物料的輸送。
當一次定量量取結束時，電機反向旋轉，封蓋3在復位彈簧13向右的彈力的輔助作用以及螺旋杆6的旋轉帶動下，向右運動，從而關閉出料口4。
在以上物料輸送的同時，螺旋杆6與電機通過聯軸器11連接，通過控制電機旋轉一定的角度，帶動螺旋杆6和螺旋葉片7也旋轉相同的角度，從而使定量室5中的物料總體向出料口4方向產生一定位移，該一定位移對應一定體積的物料從出料口4漏下；因同一種物料的密度是一定的，故一定體積的物料從出料口4漏下等同於一定質量的物料從出料口4漏下，那麼，通過控制電機旋轉一定的角度即可實現物料的定量量取。
並且，通過螺旋杆6的旋轉，使物料的輸送和定量量取可同時實現，即對於同一物料而言，定量量取與輸送物料同時進行且同時完成。當本實用新型的定量量取裝置的尺寸一定時，因螺旋杆6一次可連續轉過角度基本不受限制，隨著轉過角度的增加，輸出的物料質量也不斷增加，且一次旋轉的角度的最大值沒有限制，故單次物料量取的最大劑量不受定量量取裝置自身體積限制。
本實用新型的定量量取裝置，尤其適用於食品、中藥粉末和顆粒物料的定量量取。
需要說明的是，鑑於定量量取裝置包括的部件較多，各部件的結構也較為複雜，本文僅對定量量取裝置的主要部件進行了說明，其他未盡之處請參考現有技術，此處不再贅述。
以上對本實用新型所提供定量量取裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。