一種基於風掃帚模式的粉粒物料輸送裝置的製作方法
2023-07-22 11:41:56
本發明屬於粉粒物料運輸設備領域，具體涉及一種基於風掃帚模式的粉粒物料輸送裝置。
背景技術：
水泥是國民建設的基礎材料，隨著基礎建設的快速發展，對水泥的需求顯然也在不斷增大。由於袋裝水泥存在成本高、損耗大、勞動強度大以及環境汙染大等弊端，因此，為適應國家大建設的需求，散裝水泥運輸車在粉粒物料輸送車方面率先逐步進入市場。散裝水泥車，又稱粉粒物料運輸車或粉煤灰運輸車，它適用於粉煤灰、水泥、石灰粉礦石粉、鹼粉等顆粒直徑不大於0.1mm粉粒的乾燥物料的散裝運輸。傳統的散裝水泥車的結構包括車體以及布置於車體後方處的鞍座，鞍座上架設和固定圓柱狀的散裝罐a。散裝罐a的具體結構可參照1-2所示，其內部空間被流化床分為上下兩個腔體，上部腔體為用於裝貨的有效容積，而下部腔體也即圖2的陰影部分為氣室。流化床則包括圖1所示的長條形的由多孔承載板及化纖帆布疊合形成的透氣層b，透氣層b的中部為卸貨口c，透氣層b的兩側形成導流板d。導流板d和透氣層b均傾斜設置，以便引導氣體流化後的水泥向卸貨口處移動。使用時，如圖2所示的，外部壓力空氣通過進氣管路進入氣室，並通過流化床的透氣層進入上部腔體，使罐內在卸貨時保持較高的壓力。同時，粉狀水泥因壓縮空氣的泵入而產生流態化現象，該流態化的水泥會因上述壓力所產生的空氣流場而自然沿卸料管路流出，而達到卸貨的目的。
上述散裝水泥車自使用以來，一直在被業內人士改進以便提升其使用性能，但是其本身所存在的根本性缺陷卻無法解決：由於散裝罐總容積有限，而在有限容積內還需設計流化床及氣室，這使得目前散裝罐的有效容積僅佔散裝罐總容積的80％左右，也即散裝罐始終會有20％左右的空間是處於浪費狀態的，這導致散裝罐的容積利用率極低。此外，流化床本身質地較重，且還作為氣室的一部分而需承受較大壓力，這不僅使得散裝水泥車的有效載貨量進一步降低，同時流化床在使用過程中屢出故障，從而給實際使用帶來極大困擾。是否可以拋開現有的傳統結構所帶來的技術枷鎖，轉而研發出一種全新的散裝罐形式，以便在確保自身工作穩定性的同時，提升散裝罐的有效容積，以確保散裝水泥車的單次運輸效率，為本領域近年來所亟待解決的技術難題。
技術實現要素：
本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種基於風掃帚模式的粉粒物料輸送裝置，相對於傳統散裝罐而言，本裝置的有效容積更大，粉粒物料運輸車的單次運輸效率可得到進一步提升。
為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：
一種基於風掃帚模式的粉粒物料輸送裝置，至少包括具備中空內腔的罐體以及用於向罐體內腔提供壓縮空氣及卸料路徑的進氣管路及卸料管路，其特徵在於，罐體內腔中布置有以下組件：
導軌組件，包括沿罐體軸線方向延伸的軌道以及布置於軌道上的滑塊，該滑塊與軌道間構成滑軌導向配合；滑塊沿垂直軌道導向方向延伸形成懸臂；
風掃帚組件，包括連通進氣管路的出氣管以及連通卸料管路的卸料管，在鉛垂向的高度上，卸料管的進料口高度高於出氣管的出氣口高度，且出氣管的出氣口與罐體內壁間存有間距；所述出氣管及卸料管彼此固接，且兩者均可擺動的固定於懸臂上；出氣管及卸料管的擺動軸線平行罐體軸線方向；工作組件還包括用於驅動出氣管及卸料管作上述擺動動作的動力電機。
優選的，所述卸料管及出氣管彼此平行布置，且兩者間通過回流管連通彼此並形成「h」狀構造；回流管上布置用於啟閉該回流管管腔的二次進風閥。
優選的，卸料管的進料口與出氣管的出氣口之間距離為50-150mm。
優選的，所述出氣管及卸料管的上述擺動軸線與罐體軸線彼此重合；出氣管的出氣口與罐體內壁間距為50-150mm。
所述軌道貼合狀的固定於罐體的頂壁處，罐體上開貫穿開設有用於向罐體內供料的粉粒物料進口；在罐體的徑向截面上，所述粉粒物料進口的布置位置位於軌道所處位置的一側處。
粉粒物料進口為兩道以上且沿罐體長度方向依序分布。
優選的，在出氣管或卸料管上布置有用於對流化的氣、固比例含量進行實時檢測的光電傳感器。
優選的，卸料管內設置壓力傳感器。
本發明的有益效果在於：
1)、完全不同於傳統的必須攜帶流化床的散裝罐結構，本發明直接拋棄了流化床，轉而使用純空腔結構的罐體來進行粉粒物料如粉狀水泥的的運輸，由於無流化床及氣室來佔用本就不多的罐內容積,從而不僅有效的降低的罐體自重，同時也極大的提升了單次運輸的運輸量及運輸效率。實踐證明，通過採用本發明所述結構，相對原有散裝罐而言，整個罐體的有效容積增加了20％左右，重量反而減輕了20％左右，從而使得散裝水泥車的有效載貨量得到了顯著提升。
具體操作時，通過將壓縮空氣經進氣管路送入罐體內，再經由出氣管而噴出。同時，動力電機驅動風掃帚組件產生沿自身軸線的擺動動作，從而使得風掃帚組件的出氣管的出氣口不斷對密閉罐體內的粉粒物料進行擺動掃描。一方面，隨著風掃帚組件的擺動動作，出氣管噴出的壓縮氣體會使得粉粒物料流化區域逐漸增大；另一方面，在罐體內壓力達到指定值時，卸料管的進料口打開,流化的粉粒物料會自然從風掃帚組件處的進料口流出輸送到罐體外部的存儲罐內。隨著風掃帚組件的不斷擺動掃描，位於出氣管的出氣口及卸料管的進料口附近的流態粉粒物料不斷被吸走，位於高處的流態粉粒物料不斷下降從而彌補該處空隙，直至該區域完全被吸空。隨懸臂沿軌道的滑移動作和風掃帚組件的不斷擺動掃描，可最終實現對罐體內全部粉粒物料的快速卸貨目的。
2)、實際上，卸料管與出氣管之間的相對布置狀態，可依據實際狀況為準，只需能保證卸料管的進料口處於流態粉粒物料的範圍內即可。本發明優選將卸料管及出氣管依託回流管而布置為「h」狀結構，一方面使得卸料管的進料口與出氣管的出氣口間始終間距恆定，以確保對流態粉粒物料的及時抽取。另一方面，當出現卸料管內粉粒物料塞管及卡管等狀況時，通過打開回流管處的二次進風閥，可實現簡潔化的故障排除目的，其使用起來極為便捷。
3)、考慮到軌道在使用時可能與粉粒物料進口之間產生使用幹涉狀況，也即軌道的布置位置可能因位於粉粒物料進口的進料路徑處而造成阻礙落料的問題，因此，本發明將粉粒物料進口偏斜的布置在軌道的一側處。上述偏斜布置的粉粒物料進口，一方面保證了風掃帚組件能夠始終重心均衡的懸掛在位於罐體頂壁的軌道處的懸臂上，且在必要時甚至能360°迴轉卸料，此時仍能確保整個風掃帚組件工作的穩定性；另一方面，粉粒物料進口即使稍稍偏斜，也不會影響罐體實際的粉粒物料進料效率。甚至可以根據需要，而將粉粒物料進口對稱分布在軌道的兩邊，以進一步的提升其進料效率。
4)、在風掃帚組件處安裝有可對流化的粉粒物料的進行感應的光電傳感器，以對流化的氣、固比例含量進行實時的測試，測試數據反饋到用以機械臂的plc控制裝置系統，用以控制「風掃帚」對粉粒物料掃描的運行速度。而在卸料結構部分，在卸料管的進料口、管路中端及末端內均可設置壓力傳感器，用以智能化的自動控制各卸料閥門的開啟與關閉，實現卸料系統的智能化控制。
附圖說明
圖1為傳統散裝罐處流化床的布置狀態圖；
圖2為傳統散裝罐的剖視示意圖；
圖3為本發明的結構示意圖；
圖4-6為風掃帚組件的擺動狀態圖。
本發明各標號與部件名稱的實際對應關係如下：
a-散裝罐b-透氣層c-卸貨口d-導流板
10-罐體11-粉粒物料進口20-進氣管路30-卸料管路
41-軌道42-懸臂
51-出氣管52-卸料管53-回流管54-光電傳感器
具體實施方式
為便於理解，此處結合圖3-6，對本發明的具體結構及工作方式作以下進一步描述：
相對於傳統散裝罐的靜態且定點流化的卸料方式，本發明另闢蹊徑採用了如圖3-6所示的動態且移動式流化的風掃帚卸料模式，從而實現了對粉粒物料的高效運輸及快速卸貨目的。
本發明主要由導軌組件以及風掃帚組件構成，其中：
如圖3所示，導軌組件布置於罐體10上層空間，優選直接貼合在管罐體10的頂壁處，且沿罐體10軸線水平延伸。在導軌組件上滑軌軌配合有懸臂42，懸臂42可隨時沿軌道41的導向方向產生可控的直線往復動作。實際使用時，懸臂42沿軌道41的滑移動作可通過plc控制系統進行自主控制。粉粒物料進口11則如圖4-6所示的布置在軌道41的一側處。
風掃帚組件固定於懸臂42的底端處。一方面，卸料管52與出氣管51彼此通過回流管53形成「h」狀的一體構造；另一方面，該一體構造再可轉動的配合於懸臂42處。由於卸料管52與出氣管51相對懸臂42的迴轉動作，可使得在需要時，卸料管52與出氣管51能夠沿垂直罐體10軸線方向而作往復的擺動動作。卸料管52與出氣管51的擺動動作的動力來源為動力電機等一系列能夠驅動其產生指定動作的裝置，此處就不再贅述。在圖4-6中，可以很清楚的看到卸料管52與出氣管51的擺動路徑為垂直軌道51的導向方向，當然，實際使用時因加工誤差等，而使得卸料管52與出氣管51的擺動路徑與軌道51的導向方向形成90°以內夾角也可以，只要不影響本發明預期的使用功能即可。
實際操作時，卸料管52的進料口應當位於出氣管51的出氣口上方50-150mm左右，同時和可活動的外部的進氣管路20及卸料管30相接。卸料管52與出氣管51所形成的一體結構的擺動軸線與罐體10的軸線重疊，也即該一體結構產生擺動動作時，是以罐體10的軸線為原點且以原點到出氣管51的出氣口的長度為半徑作掃描動作的。此時，出氣管51的出氣口離罐體10內壁間距在50-150mm左右。
為進一步實現本裝置的自動化與智能化操作，可在風掃帚組件處安裝有可對流化的粉粒物料的進行感應的光電傳感器54，以對流化的氣、固比例含量進行實時的測試，測試數據反饋到用以機械臂的plc控制系統，用以控制風掃帚組件對粉粒物料掃描卸料時的運行速度。此外的，在卸料結構部分，在卸料管52的進料口、管路中端及末端內設置有壓力傳感器，用以智能、自動控制各卸料閥門的開啟與關閉。同時，plc控制系統亦可控制二次進風閥的開啟與關閉，以避免整個卸料系統的堵塞，進而實現卸料系統的智能化控制。
當然，至於進氣管路20的空氣來源，可以來自空氣壓縮機，可以通過取力器取之於汽車發動機，也可以取之於增裝的電動機等，其選擇方式為多種，此處就不再一一贅述。為使得本發明的製造變得簡單方便，上述罐體10、軌道41、懸臂42乃至plc控制系統等也均可由專業的生產廠家配套，再經組合裝配即可成型，這顯然可大大縮短製造流程並節省製造成本，也有利於提升本發明的市場競爭力。
本發明的工作流程如下：
待散裝水泥車到達卸貨區域後，將連通存儲罐的管路與散裝水泥車後的罐體10的卸料管30連通，同時取來壓縮空氣源以連通進氣管路20。打開進氣管路20，壓縮空氣經由進氣管路20至出氣管51再到罐體10內腔。出氣管51噴出的壓縮氣體使位於出氣管51的出氣口周圍的粉粒物料局部流態化。連續的、動態化的噴射，使粉粒物料流態化範圍不斷擴大。當粉粒物料流態化範圍覆蓋卸料管52的進料口且該進料口周圍的壓力達到設定值時，卸料管52自動打開，流化的粉粒物料沿卸料管52在罐外罐內壓力差的作用下流出，輸送到罐外的存儲罐內。整個操作流程可參照圖3所示，圖3中的實心箭頭即為壓縮空氣以及流態化物料的行進路徑。隨著物料抽取的進行，位於卸料管52的進料口附近的流態粉粒物料不斷被吸走，位於高處的流態粉粒物料不斷下降從而彌補該處空隙，直至該區域完全被吸空。此後，懸臂42開始帶著風掃帚組件產生沿軌道41的滑移動作，從而使得風掃帚組件進入新的粉粒物料區域並重複上述流化過程。隨懸臂42沿軌道41的不斷滑移動作和風掃帚組件的不斷擺動掃描，罐內粉粒物料逐步的全部的流態化，同時藉助於罐內罐外的壓力差，從而將罐內的粉粒物料全部沿卸料管路30卸出，最終便捷化和高效化的達到粉粒物料輸送及卸除的目的。