一種自動配料裝置和配料方法與流程
2023-04-27 08:57:52 3
本發明涉及一種自動配料裝置及配料方法，更具體的說是涉及一種能將液體原料和固粉原料定量配製，並能使液體和固粉實現充分混合的自動配料裝置和配料方法。
背景技術：
現有的紡織工業在紡絲、織布、印染等加工工序中，需要使用不同的化學藥劑作為紡織染整助劑，以改善紡織品質量，簡化工藝過程，使得紡織品具有優異的性能。在面料的印染的前處理過程中，需要對面料進行水洗處理，而水洗處理需要添加還原劑和漂白劑等，最常用的是保險粉(連二亞硫酸鈉)，保險粉有毒，對眼睛、呼吸道黏膜有刺激性，且保險粉遇水或吸收潮溼空氣能發熱並產生有毒氣體，保險粉的添加量要根據面料的量來調節，現有印染行業多是通過人工進行添加保險粉，對添加量未能準確地定量，導致面料的水洗效果差，從而使面料的印染效果不夠理想。保險粉人工添加過程中會出現大量粉塵，工作環境惡劣，工人勞動強度大，嚴重危害工人的身體健康。
在印染過程中各種助劑濃度的控制和染液成分的均勻性都會影響到印染產品的質量，對於液體助劑，可以通過計量泵直接添加；而對於像保險粉這樣的固體助劑，它在固體狀態下不分解，而將它變為水溶性溶液後，保險粉非常容易和水發生化學反應，導致保險粉濃度降低，造成保險粉浪費，增加印染成本。因此，為了避免浪費，經常以固體形式添加保險粉，以得到更好的水洗效果。
現有技術中保險粉的添加存在如下不足：1、保險粉容易吸收空氣中的潮氣而發生結塊現象，在結塊後，隨著下方保險粉的出料，在儲料桶中部會形成沒有保險粉的空區，保險粉就不能從儲料桶中下落到後續裝置中；2、稱量裝置不能精確稱量所需的保險粉，誤差較大；3、保險粉在添加過程中，由於保險粉顆粒較小，容易向四周飛散，造成保險粉浪費，導致工作環境惡劣，嚴重危害工人的身體健康；4、在保險粉往混合裝置中添加過程中，溶解速度較慢，在染液中存在保險粉固體顆粒，降低了保險粉的利用率，從而影響效印染果。
技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種結構合理，功能齊備，能將液體原料和固粉原料根據需要濃度進行定量配製，並能使液體和固粉實現均勻混合的自動配料裝置和配料方法。
為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種自動配料裝置，包括液體進料裝置、固粉進料裝置和混合裝置，所述液體進料裝置包括儲液罐，所述儲液罐上設置有液位計和出液口，所述出液口連接有出液管道，所述出液管道上設置有流量控制計和增壓泵；所述固粉進料裝置包括儲粉桶和稱量裝置，所述儲粉桶下端的寬度比上端要小，所述儲粉桶中設置有第一攪拌器，所述儲粉桶上設置有步進電機，所述第一攪拌器和步進電機的輸出端相連，所述儲粉桶的底端設置有出料口，所述出料口連接有出料管道，所述出料管道上設置有第一電動閥，所述出料管道的下端呈喇叭狀；所述稱量裝置包括秤盤、稱量鬥和重量感應器，所述出料管道出口置於稱量鬥中，所述稱量鬥的鬥頸貫穿秤盤，所述稱量鬥的鬥頸上設置有第二電動閥；所述混合裝置包括噴管、進料漏鬥、混合倉、加速管、分散室、混合器和混合液儲罐，所述出液管道和噴管一端相連接，所述噴管另一端伸入到混合倉前端中，所述稱量鬥的鬥頸套裝在進料漏鬥內，所述進料漏鬥和混合倉相連，所述進料漏鬥和混合倉之間設置有第三電動閥，所述加速管前端和混合倉後端相連，所述加速管的周圍小於混合倉的周圍，所述加速管後端和分散室相連，所述分散室和混合器相連，所述混合器通過混合管和混合液儲罐相連。
作為本發明的進一步改進，所述儲粉桶下端比上端的寬度要小，所述第一攪拌器設置在儲粉桶的下端，所述第一攪拌器包括第一轉軸和第一攪拌葉，所述第一轉軸的兩端可旋轉的設置在儲粉桶的兩側，所述第一攪拌葉的一端固定在第一轉軸上，所述第一攪拌葉圍繞第一轉軸呈環形分布，與第一轉軸相對的另一端有弧度，所述第一攪拌葉和儲粉桶四周的桶壁之間的空隙均為0.5-1cm之間，所述第一攪拌葉包括兩種不同的第一葉片和第二葉片，第一葉片和第二葉片的弧度彎曲方向相反，第一葉片的弧度大於第二葉片的弧度，任意相鄰第一葉片之間的夾角大於任意相鄰第二葉片之間的夾角。
作為本發明的進一步改進，所述加速管尾部的內壁向裡收攏，尾部的管徑逐漸減小，出口處的管徑最小。
作為本發明的進一步改進，所述分散室的內壁上設置有粉碎板和擋塊，所述粉碎板和分散室的入口相對設置，所述擋塊在分散室相對內壁上間隔設置。
作為本發明的進一步改進，所述混合器中設置有第二攪拌器，所述第二攪拌器包括第二轉軸和第二攪拌葉，所述第二攪拌葉呈螺旋狀纏繞在第二轉軸上，所述第二攪拌葉上設置有導流孔，所述導流孔的邊沿呈鋸齒狀。
作為本發明的進一步改進，所述混合管的內壁包括若干圓柱部分和凸起部分，所述凸起部分的管徑中間小兩端大，並且管徑從上到下逐漸變化，所述圓柱部分和凸起部分交替排列，所述混合液儲罐的側端設置有進料口，所述混合管道沿混合液儲罐罐壁的切線方向接入進料口。
基於上述自動配料裝置的自動配料方法，包括以下步驟：
步驟一、自動配料裝置採用PLC控制器控制增壓泵、液位計、流量控制計、步進電機、第一電動閥、第二電動閥、第三電動閥和重量感應器的動作，預先在PLC中設定需要的固粉和液體的量；
步驟二、稱量固粉，PLC控制器接收到開始稱量的信息後，向第一電動閥、步進電機和重量感應器發送信息，第一電動閥、步進電機和重量感應器開啟，步進電機帶動第一攪拌器轉動，固粉從儲粉桶落入稱量鬥中，重量感應器將實時監測到的稱量結果發送給PLC控制器，當稱量結果和預設需要量之間的差額大於設定值時，步進電機逆時針轉動，固粉更多地落入第一葉片之間，當稱量結果和預設需要量之間的差額小於設定值時，步進電機順時針轉動，固粉更多地落入第二葉片之間，當稱量結果和預設需要量之間的差額等於零時，第一電動閥和步進電機關閉；
步驟三、固粉下料，PLC控制器向第二電磁閥和第三電動閥發送信號，第二電動閥和第三電動閥打開，固粉從稱量鬥中經過進料漏鬥下落到混合倉中，重量感應器實時將監測結果發送給PLC控制器，當監測結果小於預設值時，重量感應器、第二電動閥和第三電動閥關閉；
步驟四、固液混合，PLC控制器向液位計、流量控制計和增壓泵發送信息，液位計、流量控制計和增壓泵開啟，液體從液體進料裝置出來後進入混合裝置，首先從噴管噴出並在混合倉和固粉匯合，然後依次經過加速管、分散室、混合器和混合管，最終流入混合液儲罐，液位計將實時監測結果發送給PLC控制器，當監測結果小於預設值時，液位計、流量控制計和增壓泵關閉。
本發明中配料裝置包括液體進料裝置、固粉進料裝置和混合裝置，所述液體進料裝置通過液位計、流量控制計和增壓泵來實現液體定量進料；所述固粉進料裝置包括儲粉桶和稱量裝置，所述儲粉桶中設置有第一攪拌器，第一攪拌器可避免固粉因為結塊現象而在儲粉桶中架空，有助於固粉順利落入稱量裝置，稱量裝置可實現固粉精確地定量進料，使固粉的添加量與其需求量保持一致；所述混合裝置包括噴管、進料漏鬥、混合倉、加速管、分散室、混合器和混合液儲罐，將液體和固粉在混合倉中進行匯合，通過加速管時增加流速，在分散室中對固粉進一步粉碎，然後在混合器中快速混合，最終流入混合液儲罐，各個部件相互密切配合，使固粉在液體中充分混合。本發明的配料方法中採用PLC控制器控制各個元件的動作，預先在PLC中設定各參數，按照稱量固粉、固粉下料、固液混合的步驟進行配料，自動化程度高，執行標準統一，節省人力成本，能有效地提高產品的品質。
附圖說明
圖1為本發明中自動配料裝置的結構示意圖；
圖2為本發明中儲粉桶的結構示意圖；
圖3為本發明中混合器的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖所給出的實施例對本發明做進一步的詳述。
參照圖1-3所示，本實施例的一種自動配料裝置，包括液體進料裝置、固粉進料裝置和混合裝置，液體進料裝置包括儲液罐1，儲液罐1上設置有液位計1.1和出液口1.2，出液口1.2連接有出液管道1.3，出液管道1.3上設置有流量控制計1.4和增壓泵1.5，通過液位計1.1、流量控制計1.4和增壓泵1.5的相互配合來實現液體的定量進料；固粉進料裝置包括儲粉桶2和稱量裝置3，儲粉桶2下端的寬度比上端要小，儲粉桶2中設置有第一攪拌器2.1，儲粉桶2上設置有步進電機2.2，第一攪拌器2.1和步進電機2.2的輸出端相連，當需要固粉進料時，步進電機2.2帶動第一攪拌器2.1在儲粉桶2中轉動，可避免固粉因為結塊現象而在儲粉桶2中架空，有助於固粉順利落入稱量裝置，選用步進電機2.2能夠通過設定電機的轉動頻率來控制固粉下落的速度，有利於實現更精確的稱量，儲粉桶2的底端設置有出料口2.3，出料口2.3連接有出料管道2.4，出料管道2.4上設置有第一電動閥2.5，出料管道2.4的下端呈喇叭狀，方便固粉的順利下落；稱量裝置3包括秤盤3.1、稱量鬥3.2和重量感應器3.3，出料管道2.4出口置於稱量鬥3.2中，防止微小固粉顆粒飛濺到裝置外，影響車間環境，稱量鬥3.2的鬥頸貫穿秤盤3.1，稱量鬥3.2的鬥頸上設置有第二電動閥3.4；混合裝置包括噴管4、進料漏鬥5、混合倉6、加速管7、分散室8、混合器9和混合液儲罐10，出液管道1.3和噴管4一端相連接，噴管4另一端伸入到混合倉6前端中，稱量鬥3.2的鬥頸套裝在進料漏鬥5內，進料漏鬥5和混合倉6相連，進料漏鬥5和混合倉6之間設置有第三電動閥11，加速管7前端和混合倉6後端相連，加速管7的周圍小於混合倉6的周圍，加速管7後端和分散室8相連，液體從噴管4中噴出後，迅速和混合倉6中固粉匯合，會有大量固粉被液膜包裹，不能和液體充分混合，固液混合物離開混合倉6後，通過加速管7加速，高速進入分散室8，在分散室8中將被液膜包裹的固粉粉碎，分散室8和混合器9相連，固液混合物從分散室8出來後進入混合器9快速進行混合，混合器9通過混合管12和混合液儲罐10相連，固液混合液可在混合管12中進一步的混合，混合裝置中各個部分相互配合，使液體和固粉充分混合，提高了原料利用率，減少了浪費，從而節約了成本。
作為改進的一種具體實施方式，儲粉桶(2)下端比上端的寬度要小，第一攪拌器2.1設置在儲粉桶2的下端，第一攪拌器2.1包括第一轉軸2.11和第一攪拌葉2.12，第一轉軸2.11的兩端可旋轉的設置在儲粉桶2的兩側，第一攪拌葉2.12的一端固定在第一轉軸2.11上，第一攪拌葉2.12圍繞第一轉軸2.11呈環形分布，與第一轉軸2.11相對的另一端有弧度，第一攪拌葉2.12和儲粉桶2四周的桶壁之間的空隙均為1cm，第一攪拌葉2.12包括兩種不同的第一葉片2.121和第二葉片2.122，第一葉片2.121和第二葉片2.122的弧度彎曲方向相反，第一葉片2.121的弧度大於第二葉片2.122的弧度，任意相鄰第一葉片2.121之間的夾角大於任意相鄰第二葉片2.122之間的夾角。這種設計有助於實現固粉的精確稱量，第一攪拌葉2.12和儲粉桶2四周的桶壁之間的空隙均為1cm，這麼小的空隙固粉很難從儲粉桶2上端大量下落到出料口2.3，當需要固粉進料時，步進電機2.2帶動第一攪拌器2.1在儲粉桶2中轉動，因為第一攪拌葉2.12包括兩種不同的第一葉片2.121和第二葉片2.122，第一葉片2.121和第二葉片2.122的弧度彎曲方向相反，當步進電機2.2逆時針轉動時，轉動幅度根據第一葉片2.121之間的夾角確定，第一葉片2.121有逆時針方向彎曲的弧度，第二葉片2.122有順時針方向彎曲的弧度，固粉更多地落入第一葉片2.121之間，當步進電機2.2順時針轉動時，轉動幅度根據第二葉片2.122之間的夾角確定，第二葉片2.122有順時針方向彎曲的弧度，第一葉片2.121有逆時針方向彎曲的弧度，固粉更多地落入第二葉片2.122之間；
因為第一葉片2.121的弧度大於第二葉片2.122的弧度，任意相鄰第一葉片2.121之間的夾角大於任意相鄰第二葉片2.122之間的夾角，落入第一葉片2.121之間的固粉多於落入第二葉片2.122之間的固粉，所以可以通過控制步進電機2.2的轉動方向來控制固粉下落的速度，從而精確的稱量所需固粉的量。
作為改進的一種具體實施方式，加速管7尾部的內壁向裡收攏，尾部的管徑逐漸減小，出口處的管徑最小。這種設計可以使加速效果更好，同時使得固液混合物從加速管7出來之後，流束更集中。
作為改進的一種具體實施方式，分散室8的內壁上設置有粉碎板8.1和擋塊8.2，粉碎板8.1和分散室8的入口相對設置，所述擋塊8.2在分散室相對內壁上間隔設置。粉碎板8.1選用機械強度較高的材料，固液混合物從加速管7出來之後，可高速衝擊在粉碎板8.1上，一方面避免從加速管7衝出的混合物料對分散室8內壁造成強力衝擊，長此以往對分散室8造成損傷，一方面增大對混合物料中固粉板結塊的衝擊，將固粉板結塊粉碎，有助於固粉的進一步溶解；分散室相對內壁上間隔設置有擋塊8.2，一方面可以使固液混合物的運動路線更複雜，有助於固液混合物的預混，一方面使固粉板結塊和擋塊8.2撞擊過程中進一步粉碎。
作為改進的一種具體實施方式，混合器9中設置有第二攪拌器9.1，第二攪拌器9.1包括第二轉軸9.11和第二攪拌葉9.12，第二攪拌葉9.12呈螺旋狀纏繞在第二轉軸9.11上，第二攪拌葉9.12上設置有導流孔9.13，導流孔9.13的邊沿呈鋸齒狀。固粉和液體可在混合器9中自第二攪拌器9.1的攪拌下進行充分的混合，邊沿呈鋸齒狀的導流孔9.13有助於擊碎殘留的被液膜包裹的固粉大顆粒。
作為改進的一種具體實施方式，混合管12的內壁包括若干圓柱部分12.1和凸起部分12.2，凸起部分12.2的管徑中間小兩端大，並且管徑從上到下逐漸變化，圓柱部分12.1和凸起部分12.2交替排列；形狀不平整的內壁使固液混合物的運動路線更複雜，混合效果更好，當固液混合物流經凸起部分12.2，因為凸起部分12.2的管徑中間小兩端大，固液混合物會經歷一個加速流動的過程，所述圓柱部分12.1和凸起部分12.2交替排列，助劑混合液在向染料槽流動過程中經歷多次加速和減速，能更充分的混合。混合液儲罐10的側端設置有進料口10.1，混合管道12沿混合液儲罐10罐壁的切線方向接入進料口10.1；這種設計可以使混合液儲罐10中形成旋轉的液體流動，從而固液混合物在混合液儲罐10中進一步混合。
基於上述自動配料裝置的自動配料方法，包括以下步驟：
步驟一、自動配料裝置採用PLC控制器控制增壓泵1.5、液位計1.1、流量控制計1.4、步進電機2.2、第一電動閥2.5、第二電動閥3.4、第三電動閥11和重量感應器3.3的動作，預先在PLC中設定需要的固粉和液體的量以及其他需要設定的參數值；
步驟二、稱量固粉，操作者可以通過觸控螢幕向PLC控制器發出命令，PLC控制器接收到開始稱量的信息後，向第一電動閥2.5、步進電機2.2和重量感應器3.3發送信息，第一電動閥2.5、步進電機2.2和重量感應器3.3開啟，步進電機2.2帶動第一攪拌器2.1轉動，固粉從儲粉桶2落入稱量鬥3.2中，重量感應器3.3將實時監測到的稱量結果發送給PLC控制器，當稱量結果和預設需要量之間的差額大於設定值時，步進電機2.2逆時針轉動，固粉更多地落入第一葉片2.121之間，當稱量結果和預設需要量之間的差額小於設定值時，步進電機2.2順時針轉動，固粉更多地落入第二葉片2.122之間，當稱量結果和預設需要量之間的差額等於零時，第一電動閥2.5和步進電機2.2關閉；
步驟三、固粉下料，當第一電動閥2.5和步進電機2.2關閉後，PLC控制器自動向第二電磁閥3.4和第三電動閥11發送信號，第二電動閥3.4和第三電動閥11打開，固粉從稱量鬥3.2中經過進料漏鬥5下落到混合倉6中，重量感應器3.3實時將監測結果發送給PLC控制器，當監測結果小於預設值時，重量感應器3.3、第二電動閥3.4和第三電動閥11關閉；
步驟四、固液混合，當重量感應器3.3、第二電動閥3.4和第三電動閥11關閉後，PLC控制器自動向液位計1.1、流量控制計1.4和增壓泵1.5發送信息，液位計1.1、流量控制計1.4和增壓泵1.5開啟，液體從液體進料裝置出來後進入混合裝置，首先從噴管4噴出並在混合倉6和固粉匯合，然後經過加速管7進行加速，進入分散室8進行粉碎，進入混合器9進行混合，進入混合管12進一步混合，最終流入混合液儲罐10，液位計1.1將實時監測結果發送給PLC控制器，當監測結果小於預設值時，液位計1.1、流量控制計1.4和增壓泵1.5關閉。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。