從料鬥及其類似物中排放材料的裝置的製作方法

2023-10-05 06:22:24

專利名稱：從料鬥及其類似物中排放材料的裝置的製作方法
從料鬥及其類似物中排放材料的裝置
本發明涉及從統稱為料鬥的料鬥、糧倉或其類似物中的材料的排放。
穀物種植者必須排空其糧倉，這不僅是因為避免其中的穀物的浪費，而且是因為殘 留的穀物會招來昆蟲和害蟲，這些昆蟲和害蟲在下一季收穫和儲藏穀物時會侵蝕穀物。 穀物經銷商發現穀物中有害蟲就會拒收穀物，因此農夫必須防治穀物害蟲。
農莊當前使用的許多穀物料鬥的底部非常淺，從而很難清除最後幾百公斤的穀物。 因此農夫常常敲擊料鬥以使穀物流動，而這會造成料鬥機械損壞。
有時農夫會鑽進料鬥清除穀物，但這極危險；鑽進料鬥的人會受到傷害，特別是， 如果排放料鬥中材料的螺旋輸送機正在運轉。
此外，大量乾料如穀物、混合物、化學品、藥物、肥料等從裝得很滿或裝得不滿的 料鬥排放時，即使料鬥的形狀最適合於排放，但由於材料形成一弧度，出口上方材料中 常常會出現真空，因此材料停止流動。在某些場合，材料在料鬥中央排出，料鬥四壁處 的材料在料鬥的圓錐形底部上向下滑動，從而滯留在圓錐形底部上。
為解決該問題，農夫通常使用料鬥晃動器，但料鬥晃動器有如下缺點
這類裝置通常工作在單一頻率下，即市電頻率(50或60Hz)，這對大多數料鬥結構 來說遠非是最佳頻率。這些晃動器因此多數是無效的，因為它們提供的能量受到^"鬥結 構的限制而不是用來抖動料鬥內的固體顆粒。
現有料鬥晃動器不是移動式的，它們用市電驅動。
還有一些系統，包括本發明人之一 James Francis McDiarmid的澳大利亞專利申請 No.2004201408的系統，該系統提供一種一般在料鬥出口處與料鬥接觸的振動裝置， 從而使得料鬥發生通常為聲波頻率的振動。
這類裝置的有效性隨料鬥中的材料、料鬥中材料的數量和所選頻率而改變。 本發明的目的是提供上述系統的一種變種，使得料鬥中的材料的排放比原先更有效。
本發明包括一種最佳排放料鬥中的大量乾料的裝置，包括向料鬥提供振動激勵的裝 置，所述激勵裝置包括隨時確定料鬥及其材料的共振頻率後自動、連續改變該振動激勵 的頻率、把振動激勵的頻率保持在料鬥及其材料的共振頻率上或接近振動頻率的裝置。
應該看到，不管料鬥中材料的狀態如何，上述的頻率改變可確保振動的最佳傳送和 料鬥中材料的最有效抖動。
最好是，料鬥達到共振頻率時，該裝置修正振動振幅，使得裝置運轉狀態和料鬥材料的流動最佳。
該裝置包括一測量該裝置和料鬥的振動的加速度計，起先變動振動頻率，直到加速 度計示出最佳振動，然後在該位置左右變動該頻率以保持最佳振動，儘管料鬥振動的共 振頻率隨其材料和材料在料鬥中所處部位而改變。
振動的初始頻率視料鬥的一般特性而定可從下限或上限開始，然後向上或向下變 動，直到達到共振頻率。工作中，該頻率可在該最佳頻率上下在預定頻率範圍內自動變 動，使得該裝置工作在最佳激勵頻率上。
最好是，本發明裝置與料鬥的圓錐形底部相連，從而在會發生堵塞的部位提供最佳 激勵。
為更好理解本發明，下面結合


本發明一種特別應用場合，該附圖與名稱為 "Hopper Emptying Device"的在先的澳大利亞專利申請No.2004201408說明書中的附圖 相同，只是表示出該裝置的一種可能布局。
參見附圖， 一料鬥1包括一圓柱形頂部2和一圓錐形底部3。圓錐形底部3有一排 放區4。正常情況下，料鬥中的材料流到排放區後流入料鬥4正下方的螺旋輸送機(未 示出)。但是由於材料5壓實在圓錐形底部3中和/或料鬥底部3的坡度不夠，因此材料 會在料鬥內滯留，倚在底壁3上而不流動。
為了排出料鬥壁3上的材料5，在該實施例中，把該移動式裝置10裝到料鬥壁3 上。振動裝置6包括一接觸料鬥壁3的安裝板7。安裝板7最好用該板內的電磁鐵固定 在料鬥壁上。電磁鐵可由一移動式電源如車輛8中乾電池的12或24V直流電供電。該 電源與一開關9連接，開關合上時，電流流過板7中的電磁鐵。電磁鐵的使用便于振動 裝置6從料鬥的圓錐形底部裝入和卸下。
下面詳細說明也由移動式電源如12或24V直流乾電池供電的振動裝置10。儘管在 該附圖中電源為車輛上的直流電源，但也可使用任何其它直流或交流電源。
本發明裝置包括一受微處理器控制的裝置，該裝置促使用來儲存大量乾料的料鬥或 與料鬥類似結構的排放。
該裝置的原理是向該結構提供合適的振動激勵，造成材料抖動，從而促使材料流動。 該裝置滿足各式各樣工業的需要，這些工業依賴於有效處置顆粒狀乾料，例如但不局限 於在食品加工、製藥、化學品製造、穀物儲存和貨運中的使用。
該裝置的工作原理是每一種結構在一定自然頻率上發生特有的共振。
如應用於料鬥，在共振狀態下，該結構會以最佳大小振動，從而使得顆粒材料界面 抖動。這一抖動與重力協同促使材料向下流動。對該裝置的主要要求是，控制振動裝置
4的頻率和振幅，使得在料鬥的整個排空過程中把料鬥或與料鬥類似結構保持在最佳共振 狀態下。
該裝置包括一裝在該振動發生器上或旁的加速度計。 一旦工作，該控制器生成開動 與料鬥連接的振動器的低電平、低頻率電信號。用該加速度計連續監控所造成的料鬥的 振動。逐漸提高該振動頻率，自動調節振動振幅把料鬥或與料鬥類似結構上的振動保持 在最佳大小上。
用測得的振動大小確定是否達到共振或接近共振狀態。 一旦達到共振或接近共振狀 態，振動振幅提高到使得大量材料或乾料流動所需的大小。材料排放過程中料鬥或與料 鬥類似結構的自然頻率會變動。為適合這一情況，本發明裝置積極主動搜索該新的共振 頻率，從而連續改變激勵頻率，從而在整個過程中保持真正共振，使得排放過程最佳。
由於該控制器使得該系統工作在最佳共振頻率上，因此所使用振動器可比當前用來 產生相同結果的振動器小。該裝置全自動地適合於顆粒材料種類和數量、料鬥類型和環 境條件的變動。
該裝置用來控制能在料鬥或與料鬥類似結構中生成各式各樣振動特徵、頻率和振幅 的振動激勵器。
該裝置能同時控制料鬥或與料鬥類似結構各部位上的多個激勵器和傳感器。 為了更詳細的說明該原理，該控制器的任務有
1、 它產生一激勵與料鬥連接的振動器的恆定振幅低電平電信號。用該加速度計監 控所生成的料鬥振動的同時在兩預定頻率之間逐漸變動(正弦波掃描)該振動頻率。
2、 所得振動振幅作為激勵頻率的函數存儲在控制器的存儲器中。
3、 控制器檢測相當於最大振動響應振幅(共振頻率)的頻率後在該頻率上生成一 全電平信號。這己證明可造成大量乾料流動。
4、 該控制器還在與主(中央)頻率成比例的兩預定限值之間調製該激勵信號的頻 率，以確保計及該結構的自然頻率的微小偏移。這持續了一預定時間(例如l分鐘)。
5、 根據上一個共振頻率生成一組新頻率後，在與料鬥的動態行為一致的預定頻率 範圍上進行新正弦波掃描(步驟l)。
6、 連續重複步驟1一5以確保在料鬥或與料鬥類似結構上保持最佳大小的振動。 該控制軟體為全自動，設計成反覆尋找該結構的最高振幅共振頻率後，用預定頻率
調製方式(任選)暫定在該頻率上預定時間。用該掃描-正弦波方法確立共振頻率，使 用該方法，測量該結構的頻率響應的同時使得該結構發生頻率連續變動的正弦波振動。 最厲害的共振頻率相當於最大響應振幅。該結構然後在共振頻率(可對共振頻率進行頻率調製以確保包括共振頻率上下的頻率區間)下振動。這持續了一預定周期後，使用減 小的帶寬正弦波掃描再次測量結構的共振頻率。這可確保激勵頻率總是等於隨著材料排 放會變動的該結構的實際共振頻率。連續反覆該過程直到系統停止工作。
該軟體用控制器的聲頻輸出信道發射激勵信號，用控制器的輸入(線路輸入)信道 接收加速度計信號。
確定控制器功能的配置參數如下
正弦掃描的最小頻率(Hz)。相當於該結構的預期最低共振頻率的一部分
正弦掃描的最大頻率(Hz)。相當於該結構的預期最高共振頻率
初始掃描時間(秒)。初始掃描整個頻率範圍的時間
掃描後穩定時間(秒)。掃描完成後掃描熄滅時間
暫定振蕩的帶寬(％)。作為激勵頻率一部分的頻率調製範圍
暫定振蕩的時間(秒)。頻率調製速率
暫定時間(秒)。採取新正弦波掃描更新結構的共振頻率前的共振激勵時間
周期數。可設定為無限或系統自動停止前的預定周期數。
連續掃描的頻率下限(共振頻率的百分比)。共振頻率更新的頻率掃描下限。
連續掃描的頻率上限(共振頻率的百分比)。共振頻率更新的頻率掃描上限。
連續掃描時間(秒)。掃描整個頻率範圍的吋間。
共振搜索點。該頻率範圍上離散頻率值的數目。
正弦波掃描的衰減因子。相當於掃描正弦波振動的振幅。
暫定的衰減因子。相當於該共振激勵振動的振幅。
該系統配置成作業系統啟動順序一旦完成該控制軟體即自動開始工作。該軟體裝在 控制器的也啟動該系統的作業系統的RAM中。
由於該控制器使得該系統工作在最佳共振頻率上，因此所使用的振動器可比當前用 來產生相同結果的振動器小。
應該看到，該裝置全自動地適合於顆粒材料種類和數量、料鬥類型和環境條件的變動。
此外，該系統為移動式，能從一料鬥移動到另一料鬥，由於搜索共振頻率後不斷檢 查所用頻率是否為最佳頻率，因此從一料鬥移動到另一料鬥時不用花時間設置或校準。
儘管以上說明了本發明裝置一種特別形式及其某些可能的變種，但應指出，這些只 是示例性的，其外形、與料鬥和振動測量操作的連接方法可在本發明範圍內作出種種改 動。例如，確定共振頻率的方法不必使用正弦波掃描而可使用其它方法及其算法。如所 公知，所使用的作業系統和其它細節也可改動。
權利要求
1、一種最佳排放料鬥中的大量乾料的裝置，包括向料鬥提供振動激勵的裝置，所述激勵裝置包括隨時確定料鬥及其材料的共振頻率後自動、連續改變該振動激勵的頻率、把該振動激勵的頻率保持在料鬥及其材料的共振頻率上或接近共振頻率的裝置。
2、 按權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述頻率的變動確保傳送最大振動和料鬥的容納物的最有效抖動。
3、 按權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，達到共振頻率時，修正振動振幅，使得該裝置工作狀態最佳。
4、 按權利要求1一3中任一權利要求所述的裝置，包括一測量該裝置和料鬥的振動的加速度計，起先變動振動頻率，直到加速度計示出最佳振動，然後在該位置左右變動該頻率以保持最佳振動，儘管料鬥的共振頻率隨其材料和材料在料鬥中所處部位而改變。
5、 按上述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，從一低頻向上提高振動頻率，直到加速度計表明已達到共振，此時圍繞該結構的共振頻率振動。
6、 按上述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，用該加速度計監控所生成的振動的同時在兩預定頻率之間初始變動振動頻率，把振動振幅作為激勵頻率的函數存儲在一存儲器中，然後確定最大激勵的位置即共振頻率後加到振動器上。
7、 按權利要求6所述的裝置，其特徵在於，發現最大激勵的頻率後圍繞該頻率連續變動該振動頻率，如發現共振頻率有任何變動把該頻率用作當前頻率，圍繞該頻率進行振動。
8、 按上述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，確定共振頻率時用最佳電力保持激勵。
9、 按上述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，確定共振頻率和再次估計共振頻率時使用正弦波掃描。
10、 按權利要求5—9中任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，用一控制器自動控制該裝置的運行，該自動運行包括變動激勵裝置的頻率的同時通過監控加速度計輸出初次確定共振頻率， 一旦確定就修正共振頻率的變動，使得激勵裝置工作在所述變動的頻率上，直到檢測到共振頻率的進一步變動。
11、 按上述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述裝置位於料鬥圓錐形底部上或旁，在靠近可能發生堵塞的部位提供最佳激勵。
12、 按權利要求10或11所述的裝置，其特徵在於，所述激勵裝置可不止一個。
13、 按上述任一權利要求所述的裝置，其特徵在於，所述裝置為移動式，可從一料鬥移動到另一料鬥，所述控制裝置自動確定當前料鬥的共振頻率，從而最佳排放料鬥中材料。
全文摘要
一種最佳排放料鬥中的大量乾料的裝置，包括向料鬥提供振動激勵的裝置，所述激勵裝置包括隨時確定料鬥及其材料的共振頻率後自動、連續改變該振動激勵的頻率、把該振動激勵的頻率保持在料鬥及其材料的共振頻率上或接近共振頻率的裝置。
文檔編號B65G69/08GK101678973SQ200880018573
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月12日 優先權日2007年5月10日
發明者文森特·儒伊裡亞特, 格雷厄姆·雷金納德·索普, 詹姆斯·弗蘭西斯·麥克迪爾米德 申請人:振動技術有限公司