专利名称：谷物磨粉机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种谷物磨粉机。该机具有一对磨辊，这对磨辊平行相间地紧靠在一起，形成一供待碾磨的物料通过的夹缝，物料通过一对与一在进料筒底部的喂料门相互作用的喂料辊以一个可控的，基本恒定的速度喂入磨粉机。虽然进料筒理论上是以一个基本恒定的速度接收待碾磨的物料，但是实际上这一速度在生产过程中，可能有很大的变化，以致于进料筒装填得过满或者亏空到磨辊相应作用表面之间没有物料供入的程度。
进料筒通常为一种安装于磨粉机顶部的容器，由透明材料构成，以便使操作者可以观察到喂入磨粉机的物料。
数种传感器已被用来检测进料筒中物料的瞬时料面高度，这些传感器可以是光学装置，诸如可以是安装在透明进料筒一侧的光电池以及安装在另一侧的光源这样的光学装置。然而，这些装置具有这样的缺陷，即灰尘不可避免地沉积于进料筒的内壁表面之上，使传感器不能对物料料面进行准确地检测。另外一些装置包括位于进料筒内的机械的和电的探头，这些探头通过机械或电的信号启动其它装置，用以控制物料通过喂料门喂入磨辊的喂料速度。这样的装置也有缺陷，即它们在进料筒中影响物料的运动，在某些情况下，会造成物料支空或者说在物料中形成空穴，当物料通过传感器时，传感器本身容易出现失常，使检测不准确。另外，现已发现，诸如电容模拟探头之类的电气装置对于物料的湿度和其它特性极为敏感，因此，这样的料位传感器的灵敏度难以控制。
当需要防止进料筒中物料料面高度过分地增加或减少时，重要的依然是在使物料料面高度保持在一个可以接受的范围内的前题下，确保喂料辊的转速只有极小的变化。所以，重要的是，防止喂料辊驱动装置的控制机构不至于将驱动速度改变得太快以至达到过分的程度，这样可使进料筒中的物料料面高度仅产生较小的变化。例如，如果物料料面高度上升仅一点，那么，应当使喂料辊的运转速度保持不变或仅轻微增加，而当物料料面高度发生较大和较剧烈的变化时，应当通过喂料辊马达使喂料辊适当地加速或减速，以便进行相应的补偿。
本发明的一个目的是提供一具有这样的一种物料料面高度传感装置的谷物磨粉机，即该装置具有喂料跟随控制之功能，可以避免上述传感装置之缺点。
根据本发明，所提供的谷物磨粉机具有一物料进料筒，用于接收待碾磨物料;至少一个从动喂料辊，用于使物料从进料筒中以一受控的速度定量地流出;一变速马达，用于驱动从动喂料辊;和一对磨辊，用于接收来自喂料辊的物料;其特征在于，它还具有一料位控制系统，该系统由一个这样的传感器构成，该传感器以不与物料接触的方式安装，是一种不必从进料筒的一侧向另一侧发送光信号的传感器，该传感器可以产生一与进料筒中料面升高或降低成比例的电信号;和速度控制装置，该装置与所说传感器连接并与所说马达连接，在磨粉机正常运行期间可以对来自前述传感器的电信号作出反应，使驱动喂料辊的变速马达以这样的速率加速或减速，即该速率取决于进料筒中物料料面高度超出预定目标区的程度。
所述的传感器最好是由一串六个垂直相间排列的电容开关构成的传感器，所说电容开关与一个微机相连接，从该微机处，一输出信号可被输入至变速马达的速度控制器，控制器将直接决定所说喂料辊马达的运转速度和加速度或减速度。
按照本发明，控制装置将通过提高或降低喂料辊的速度补偿物料料面高度的误差。所产生的误差量将影响速度的变化率，即影响喂料辊速度的加速或减速，而不是直接影响喂料辊本身的速度。
下面参照附图，仅以举例子的形式对本发明的一个实施例进行描述，在附图中
图1为一谷物磨粉机的局部主视图;
图2为该磨粉机的局部端视图。
按照本发明制造的谷物磨粉机是由一对轴线相互平行的磨辊构成的，在这对磨辊之间形成有一间隙，谷物材料通过该间隙，其尺寸便被减小。为了清楚起见，图中省略了用于驱动磨辊10的驱动装置。
当一般的辊式磨粉机运行时，粉状物料通过机器顶部的入口管11进入磨粉机中并由一透明的进料筒12所接收。进料筒12的底部朝向一出口逐渐收缩。在该出口处，一对由马达驱动的喂料辊13和14与一喂料活门15共同作用使物料以一受控流量流入磨辊10之间的间隙。
当在喂料辊与喂料活门之间设定一额定喂料间隙时，即可给出一个所要求的额定流量。
物料在碾磨之后，落入一在磨粉机底部的料斗16，并由图中未示的装置从此处排出供进一步处理。
为了使一连串这样的磨粉机都能够连续运行，需要物料料面高度在每个磨粉机的进料筒中既不能过高，也不能过低，而是要保持在进料器中某些所确定的范围内，并尽最大可能地使物料流到磨辊的流量保持基本恒定。
根据本发明的磨粉机具有一个用于监测和调整物料流量的控制系统。这一控制系统是由六个电容转换开关17构成的。此外，在该磨粉机中，喂料辊13和14由变速马达18驱动，变速马达通过一个齿状传动带19和减速皮带轮(图中未示)至少驱动一个喂料辊。
根据本发明的磨粉机还有一转换器20。转换器20用于改变马达18的速度，它从一微机21处接受控制信号，而微机21与电容转换组17应答式连通。
因此，微机21可以接收来自电容开关17、表征在进料筒12中每个电容开关17附近是否存在物料的电信号。并且，微机21可以将若干个非连续的料面高度检测数据转换成马达连续变化的速度值。
微机21与垂直等距离排列的电容开关组17连同在一起工作，根据物料料面瞬时高度、紧接着此瞬时高度的瞬时高度和在这两个瞬时高度之间料面的变化方向，提供许多不同的速度反应。
本发明的谷物磨粉机在运动过程中，如果开关17测得物料料面在中间一对开关之间，那么料面情况是稳定的，马达18的转速不会产生变化。如果物料料面上升到从顶部数第二与第三个开关之间，那么，一个信号将被送入微机21，然后送入转换器20，使马达逐渐地产生加速度，马达18接着提高喂料辊的转速，使物料流从进料筒中流过的速度加快，从而使物料料面最终回到中间一对开关之间。如果物料料面上升到超过第二个开关17，转换器将使喂料辊的加速度或称速度变化率增加，如果料面位置上升超过上面的开关，加速度还将进一步增加。
如果物料料面较低，但即将从最低的两开关之间上升超过由下面数的第二个开关，喂料辊的速度将不会改变。但是，如果物料料面再次降至最低的两个开关之间，喂料辊将以一个适当的减速度减速，以便迅速阻止物料料面的下降。如果料面已经低于最低一个开关，那么喂料辊将以最大的减速度减速，以便尽可能快地使料面恢复到正确的高度。应当说明的是，在使物料料面从一个高度变化到另一个高度时，利用上述系统决不会使喂料辊的实际转度突然地升高或降低。
如果物料料面上升到中间两个开关之间，那么喂料辊的转速将变成这样一种转速，即该转速既取决于新输入物料进入料面的速度，也取决于此前原物料离开料面的速度。由此，微机便能够计算出维持正常稳度的料面高度所要求的喂料辊基本转速。料面高度的任何变化都将引起喂料辊的转速与其基本转速(即运行时的正常或目标转速)相偏离。这一基本转速可以按照需要进行调整，以使进入磨粉机的物料流量满足要求。这个基本转速可由微机进行储存，因此即使磨粉机的动力供给被停止，那么在动力供给恢复后，磨粉机仍将能够恢复到先前的状态。这种自我调整的性能使喂料辊能够以稳定性良好的转速使物料保持在一所要求的高度上。
简言之，物料料面高度相对于中间“目标区”的变化量将决定喂料辊驱动的加速度或减速度。当物料料面高度在中间两个开关之间的中心区域内变化时，不会引起驱动转速的改变。因此，自然产生的料面高度的微小变化不会引起马达对喂料辊进行加速或减速。而在高于或低于中间两个开关之间的目标区域处，喂料辊有三种加速度和减速度。当物料料面从目标区上升或下降时，喂料辊的加速度值或减速度值将被自动地选择，使物料料面尽可能快地恢复到目标区域。
利用上述方式，可以充分地利用透明的进料筒，这样可以在使马达转度变化尽可能小的同时，允许物料料面高度有相当大的变化。因此，物料流的随机波动并不会从一个磨粉机连锁地传递给下一个。
如上所述的基本控制功能还应具有许多重要的细节。例如，某些种类的物料具有比其它物料大得多的体积，因而往往以比其它物料快得多的速度迅速填满容积不变的进料筒。因此，一般地说，所谓破碎状物料具有比其它形式的物料(诸如磨碎状物料)变化快得多的料面高度。因此，这样的物料的喂料辊马达的加速度或减速度将比其它形式物料的喂料辊马达的加速度或减速度大得多。这一点，利用微机21，按照所处理的物料的物类调整一下开关，对所有的加速度和减速度值进行调整，便可以很容易地实现。
此外，破碎状物料的料面高度变化很大未必是由于进料筒中物料数量的增减引起的。物料内部突然产生或消逝的空穴也可以使物料料面高度产生很大的变化。这些空穴是由于物料未能自由流过磨粉机而产生的。因而最好避免喂料辊的转速随着这种料面高度的自然波动而变化。这一点可以通过在中间四个传感器之间建立一个使喂料辊不能改变转速的大“空区”得到实现。而所说的大“空区”可以如此建立，即，使喂料辊用于破碎状物料的初始加速度或减速度(该加速度或减速度为喂料辊在由上向下数的第2至3个或第4至5个传感器之间所使用的那些较慢加速度或减速度)几乎减至为零，这样，所说的中间四个传感器便确定了三个使喂料辊的速度变化极小的区段，这三个区段构成了所说的大“空区”。相反，当进料筒中为一种密实、体积较小的物料时，其料面高度的自然波动极不明显，因而仅需在中间两个传感器之间设置“空区”。因而，按照本发明，目标区的范围，也就是控制装置的灵敏度，是可进行调节的。
按照某些运行规定，有时可能需要使面粉厂所有的磨粉机关闭或暂时停机。当一个面粉厂以这样的方式停产时，所有的磨粉机都将停止碾磨，物料流停止流动。然而，物料在重力的作用下仍将继续流入到每个磨粉机中，使进料筒被物料填满到一定的程度。因此，当该面粉厂重新投产时，最好逐渐增加喂入磨粉机的物料量，以便减少等外面粉数量。
因此，微机的程序可被设计成使其可以识别是否有磨粉机暂时停机的现象出现，并且可以完成某些具体的控制细节。例如，在磨粉机重新启动时，使喂料辊的加速和减速仍然取决于物料的料面高度，而启动速度则选择尽可能低的启动速度，以便能够使磨粉机被缓慢地重新启动和喂料。此外，一般认为，磨粉机重新启动时所具有物料的流量和磨粉机暂时性停机之前的物料流量几乎一样，因而微机21在重新启动后的一段时间内可不对喂料辊的基本速度进行计算，以便使磨粉机尽快地恢复到停机前的状态。或者是，微机21接收来自同时控制数量磨粉机的中央计算机的指令，在采用磨粉机暂时停机以前喂料辊最后一个基本转速的情况下重新启动磨粉机，并且使该基本转速不随物料料面高度的变化而变化。当喂料辊可以进行正常调节后将由中央计算机统一进行控制。
由于电容开关没有安装在进料筒的内侧，因此，不会受到物料的干扰，并且电容开关固有特性使它们不会受到内壁上正常沉积的灰尘的影响。
上述系统最好通过设置一个检测喂料辊转速的传感器而得到进一步的改进，该传感器可以向操作者提供喂料辊的转速显示并可以检测喂料辊驱动系统的任一部分是否存在故障。
本发明的磨粉机还具有一个与磨辊电机有关的电流传感器，该传感器以一般的方式向操作者提供这方面的情况显示。
如果物料的料面低于最下面一个开关17超过预定时间，微机21或另一个这样的装置可以使磨辊自动地分开，并且在喂料辊停止转动的情况下，微机21也可以使磨辊分离或保持磨辊分离。
由于传感器设置在进料筒的外侧并且这些传感器对光学条件并不敏感，因此，使得这些传感器对各种所处理的物料的灵敏度可以预先调定。这与那些具有放置在物料中的电容模拟探头的装置相比，可以大大缩短操纵者的操作调整时间，因为那些装置对物料的各种瞬时状态是敏感的。
微机21可以具有若干传输终端，对应于每个磨粉机的每个对应微机都可以向一高一级的面粉厂中央控制计算机传输信息。通过将喂料辊的转速传输给中央控制计算机，可以对每个磨粉机的容积流量和磨粉机之间的物料分布进行监测。所得到的信息可以用来维护物料在各个磨粉机之间有一稳定的分布，并使这种分布最佳化或检测这种分布中是否有错误出现。
本发明并非仅限于上例实施例。例如，电容开关17可以由一个或多个外装超生波探头替代，这样的探头可以同样不受干扰并与物料种类无关。利用集成电子学制造的短程超声波传送器/接收器可以被制造成一个组装方便、可以充分模拟表征物料料面瞬时高度的料面高度传感器。利用该传感器，物料料面高度是通过从该传感器到进料筒中物料表面之间的距离测定的。
本发明中的传感器还可以用光学传感器替代，该光学传感器能够将光线射向进料器中的物料并能回收由物料所反射的光线。与电容开关和超生波探头一样，光学传感器必须安装在进料筒的外侧并直接从上面将光线照射到物料上，而非使光线穿过透明的进料筒。
应当指出的是，在此所指的磨辊可以是光辊，也可以是齿辊，并且这一术语也包括将物料压成片状的磨辊以及其它谷物加工装置。
权利要求
1.一种谷物磨粉机，具有一物料进料筒，用于接收待碾磨物料；至少一个从动喂料辊，用于使物料从进料筒中以一受控的速度定量地流出；一变速马达，用于驱动从动喂料辊；和一对磨辊，用于接收来自喂料辊的物料；其特征在于，它还具有一料位控制系统，该系统由一个这样的传感器构成，该传感器以不与物料接触的方式安装，是一种不必从进料筒中的一侧向另一侧发送光信号的传感器，该传感器可以产生一与进料筒中料面升高或降低成比例的电信号；和一速度控制装置，该装置与所说传感器连接并与所说马达连接，在磨粉机正常运行期间可以对来自前述传感器的电信号作出反应，使驱动喂料辊的变速马达以这样的速率加速或减速，即该速率取决于进料筒中物料料面高度超出预定目标区的程度。
2.一种如权利要求1所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说控制装置可以用于防止当物料料面高度保持在预定目标区时喂料辊加速或减速运动并且，所说目标区的范围是可调的，以改变控制装置的灵敏度。
3.一种如权利要求1所述的谷物磨粉机，其特征在于，由所说控制装置所确定的用于所说马达的全部加速和减速速率都是可调的。
4.一种如权利要求1所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说传感器为若干垂直排列的电容开关，这些开关共同与一微机连接，一输出信号可以由该微机处送到一所说喂料辊马达的速度控制器处，该速度控制器直接决定所说喂料辊马达的运行速度和加速或减速速率。
5.一种如权利要求4所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说喂料辊马达是一种感应式马达，所说速度控制器是一频率可变转换器。
6.一种如权利要求4或5所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说电容开关有6个。
7.一种如权利要求1所述的谷物磨粉机，其特征在于，它包括一对由所述马达驱动的喂料辊，该喂料辊与一可预先调整的喂料门共同作用，使物料以一可控速率流入磨辊之间间隙中。
8.一种如权利要求7所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说喂料门的设定与喂料辊相关，以得到所要求的额定容积流量。
9.一种如前述任一权利要求所述的谷物磨粉机，其特征在于，每个喂料辊或所述的喂料辊中的一个通过齿形传动带由所述变速马达驱动。
10.一种如权利要求4所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说微机可以将由所说传感器进行的间续分散的料面高度测量转变成可连续变化的马达转速。
11.一种如权利要求4所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说微机可以产生一输出信号，该信号与进料筒中物料料面在中间一对传感器附近的升降成正比，由此决定马达具有一大小适宜的加速或减少作用，以便使进料筒中的物料料面高度在一适宜的速率下得到恢复。
12.一种如权利要求4所述的谷物磨粉机，其特征在于，当物料料面高度达到所要求的数值时，所说微机重新计算进料筒中维持物料所要求的料面高度所必需的电信号数值。
13.一种如前述任一权利要求所述的谷物磨粉机，其特征在于，它包括另一个传感器，用于检测喂料辊转速度向操作者显示喂料辊转速数值。
14.一种如前述任一权利要求所述的谷物磨粉机，其特征在于，它包括一与磨辊相关的电流传感器，用于向操作者提供磨辊马达的电流数值。
15.一种如权利要求4所述的谷物磨粉机，其特征在于，如果物料料面低于垂直排列的电容开关中最下面的一个超过一预定时间时，所说微机可以使磨辊自动相互分离。
16.一种如前述任一权利要求所述的谷物磨粉机，其特征在于，它包括一个当喂料辊不转时能够确保磨辊自动分离或者确保磨辊保持分离状态的装置。
17.一种如前述任一权利要求所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说微机包括一系列传输终端，这些终端与其若干磨粉机的类似微机相连通，可以给出与这些磨粉机的运行情况有关的通用信息。
18.一种如权利要求1所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说传感器为超声波传感器，垂直安置在物料上方，用于检测传感器至进料筒中物料料面之间的距离。
19.一种如权利要求1所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说传感器为光学传感器，垂直安置在物料的上方，它可以将光线射到进料器中的物料上，并接收反射回来的光线。
20.一种如权利要求4所述的谷物磨粉机，其特征在于，所说微机的程序设计能够识别碾磨停止，并能保证当碾磨重新开始时，喂料辊由马达以最低的速度运转，在碾磨的正常运行恢复一预定的时间之后才使马达加速或减速。
全文摘要
一种谷物磨粉机，具有一进料筒(12)，一对用于使来自进料筒的物料以一受控速率定量流出的喂料辊(13)和一对碾磨辊(10)。该机还有一料面高度控制系统，该系统具有一竖排相间布置在进料筒外侧的电容开关(17)，每个电容开关根据与其对应的高度上是否存在物料产生一电信号，还具有一个驱动喂料辊的变速马达(18)和一通过转换器与电容开关和马达连接的微机(21)，可以改变进料筒中的料面高度，使其基本保持不变并保护碾磨辊。
文档编号B02C25/00GK1078925SQ9211308
公开日1993年12月1日 申请日期1992年10月10日 优先权日1991年10月11日
发明者J·C·G·贾格尔, A·M·查德威 申请人:佐竹(英国)有限公司