一种精确计量圆盘给料机、及其液体添加装置及应用的制作方法

本发明涉及机械领域，尤其是计量领域，具体为一种精确计量圆盘给料机、及其液体添加装置及应用。本发明能用于带粘性、流动性差（尤其是钛白粉（TiO₂）等）微米级粉体的连续输送，具有较好的效果。

背景技术：

目前，现有的粉体输送装置主要包括计量螺旋输送机、星型阀、圆盘给料机等。

其中，计量螺旋输送机通常由减速电机驱动装置、壳体、旋转螺旋叶片、密封件组成，其通过驱动装置带动螺旋叶片在圆管或U型机槽内旋转，靠对物料的推力，实现粉体物料的输送。其工作原理如下：当粉体物料加入圆管或U型机槽后，在旋转的螺旋叶片推动下，向前移动，以实现粉体物料的计量输送。该结构中，依靠输送靠螺旋叶片的前推力进行连续输送，依靠螺旋叶片的节距腔实现计量。受粉体的粘连性（如受潮、推挤力的压实等情况形成团状粘连）和螺旋叶片的节距分隔及其误差影响，容易导致粉体在出料口形成不均匀、不稳定的下落。

星型阀，又称卸料器、旋转给料器或锁气阀，其是由带有数片叶片的转子叶轮、壳体、密封件及减速器、减速电机驱动装置等组成。其工作原理如下：上部料仓的粉体物料靠自重落下，充填在叶片之间的空隙中，随叶片的旋转，而从下部卸出。星形阀中，驱动装置带动转子叶轮在壳体内旋转，以叶轮间的腔体容纳物料，靠物料的自重从下端出口卸出，达到粉体物料的输送目的。因此，星型卸料器可以定量而连续地卸料。受粉体的粘连性（如受潮、推挤力的压实等情况形成团状粘连）和转子叶片间粉体物料整体下落的硬性，导致粉体物料在出料口是连续周期性均匀、稳定出料。

现有圆盘给料机通常由驱动装置、带刮板和调整套的给料机本体、计量用带式输送机和计量装置组成。其中，普通圆盘给料机由驱动装置同时驱动给料机本体和带式输送机，调整给料机本体内调整套与接料套筒的间歇来定体积量，刮板推动间隙出来的物料从出口下落至带式输送机上进行输送，同时通过带式输送机的称量装置和驱动调速装置实现计量输送。该结构中，给料机和带式输送机由一套驱动装置驱动，该驱动装置的电磁离合器具有实现给料机的开、停和兼有功能转换的作用。该结构中，计量带式输送机的带速小于1m/s，并设有测定带速的速度检测装置，以及为了防止称量辊偏斜以进行调整的检测杆。受粉体的粘连性（如受潮、推挤力的压实等情况形成团状粘连），及粉体物料极易粘带的影响，导致出料计量波动不准确；并且，输送带跑偏等原因致使带式输送机无法长时间连续工作；这就造成出料不均匀、不稳定，使得生产效率极大降低，设备维护成本显著增高。

申请人经过研究、分析后发现，计量螺旋输送机靠旋转叶片对粉体物料的推动进行输送，而星形阀是靠叶轮腔容纳粉体物料，由其自重卸出；这两种设备对于颗粒＞1mm粒径的不粘物料可以起到很好的输送作用，计量也比较精确；但对于粒径≤100μm，且带有粘性的物料输送时，由于叶片的推挤作用，及自身的粘黏或者微粉分子间的静电吸附作用，粉体在出料口呈现湍流状下落，这使得输送虽然连续，但分布不均匀，其计量总是在一定带宽范围内波动，从而为某些粉体连续生产过程添加定比例改性添加剂造成了麻烦，直接影响到产品品质的一致性。

普通圆盘给料机依靠调节调整套与接料套间的间隙来定体积，刮板推动物料从出口下落卸料，以计量带式输送机反馈信号调节驱动转速，来确定卸料量。其对于颗粒粒径＞1mm、不粘流动性好的物料，能起到极好的输送作用，且计量可以达到很精确。但对于粒径≤100μm、带有粘性、流动性不太好的物料，由于调整套与接料套间的固定间隙，以及自身的粘黏或者微粉分子间的静电吸附作用，此间隙容易结疤，影响出料的堆密度变化；虽然刮板具有一定的打散作用，但粉体在出料口也容易形成搭桥现象，从而形成湍流状下落；这种输送虽然连续，但分布极不均匀，其计量总是在一定带宽范围内波动，造成计量带式输送机信号反馈调整驱动速度极为频繁，为某些粉体连续生产过程，添加定比例改性添加剂造成了麻烦，直接影响到产品品质的一致性。

为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对粒径≤100μm、带有粘性、流动性不太好的物料，采用计量螺旋输送机、星型阀进行输送时，受叶片的推挤作用、及自身的粘黏或者微粉分子间的静电吸附作用，使得粉体在出料口分布不均匀，而现有圆盘给料机也存在分布不均、计量带式输送机信号反馈调整驱动速度极为频繁缺陷的问题，提供一种精确计量圆盘给料机、及其液体添加装置及应用。本发明的精确计量圆盘给料机对现有圆盘给料机进行了全新的结构改进和优化，充分利用刮板的打散作用，尽量减小对物料的推挤；利用定厚度范围贮料，减小物料间的挤压；采用低转速运行，减小摩擦静电；采用超声频振源，避免搭桥，尽可能的使粉体分布近于原始均匀分布状态，而流动下落。本发明有效解决了粒径≤100μm、带有粘性、流动性不太好的物料出料不连续、不均匀的问题，且无需采用现有圆盘给料机中的计量带式输送机，有效简化了整体的操作难度和维护成本。本发明构思巧妙，结构简单，操作方便，易于维护，制造、维护成本低，对于实现微米级、带粘性、流动性差粉体的连续、均匀送料具有显著的进步意义。同时，本发明提供基于前述精确计量圆盘给料机的液体添加装置，以实现在连续生产过程中按定比例添加有机改性剂。采用本发明，能够确保产品的一致性，具有较好的应用前景。进一步，本发明提供前述装置在钛白粉生产中的应用，通过该装置实现钛白粉的均匀给料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种精确计量圆盘给料机，包括底板、侧板、顶板、定高度固定装置、用于盛放物料的刮盘、刮板、转动驱动装置、连接轴、控制系统；

所述侧板沿水平方向的截面呈圆形，所述底板、侧板、顶板依次相连构成圆柱形壳体，所述顶板上设置有补料口且物料能通过补料口进行添加；

所述定高度固定装置、刮盘、刮板沿竖直方向从下至上依次设置在圆柱形壳体内；

所述定高度固定装置包括中心圆盘、分割叶片，所述分割叶片为若干个，所述分割叶片均布于中心圆盘外圆周上，所述分割叶片、中心圆盘与圆柱型壳体之间形成若干个等体积的盛料腔；

所述刮板由若至少三个刮料叶片依次相连而成且经补料口进入的物料能经刮板落在刮盘上；

所述刮盘与圆柱型壳体固定相连，所述刮盘上设置有若干个与盛料腔相配合的开口且刮盘上的物料在刮板的带动下能进入盛料腔中，所述刮盘能对盛料腔中的物料高度进行限定；

所述控制系统与转动驱动装置相连，所述转动驱动装置与连接轴相连且转动驱动装置能带动连接轴转动，所述刮板、定高度固定装置分别与连接轴相连且连接轴能带动刮板、定高度固定装置相对刮盘转动；

所述底板上设置有与盛料腔相配合的出料口。

还包括与出料口相连的出料管且物料能经出料口后通过出料管进行精确给料。

所述出料管上设置有振源。

所述侧板呈圆管状。

所述出料口呈扇形。

所述转动驱动装置包括电机、变速器，所述电机通过变速器与连接轴相连。

还包括与补料口相连的补料装置且补料装置通过补料口能向圆柱形壳体内补料。

所述补料装置为计量螺旋输送机、星型阀、圆盘给料机中的一种或多种。

所述补料装置与控制系统相连。

还包括设置在圆柱形壳体上的质量测定装置且所述质量测定装置能对圆柱形壳体内物料的质量进行测定；所述质量测定装置与控制系统相连。

还包括与控制系统相连的报警装置。

与前述精确计量圆盘给料机相配合的液体添加装置，包括用于设置液体的储液池、设置在储液池内的计量泵、贮能器、背压阀、流量计、单向阀，所述计量泵、贮能器、背压阀、流量计、单向阀通过管道依次相连且储液池中的液体能经计量泵、贮能器、背压阀、单向阀添加至经出料口流出的物料中，所述计量泵、流量计分别与控制系统相连。

还包括与储液池相连的补液管，所述补液管上设置有与控制系统相连的电池阀或与控制系统相连的补液泵。

还包括设置在储液池内的液位计，所述液位计与控制系统相连。

前述精确计量圆盘给料机在钛白粉生产中的应用。

针对前述问题，本发明提供一种精确计量圆盘给料机、及其液体添加装置及应用。申请人研究后发现，对于粉体的连续输送，无论计量螺旋输送机、星形阀、普通圆盘给料机，还是本发明的精确计量圆盘给料机，在粉体控制到一定水份含量内和正常运行条件下，都可以实现。但要实现粉体的均匀、稳定、精确输送，情况却各不相同。

其中，量螺旋输送机是靠对粉体物料的推力，克服物料与圆管或U型机槽的摩擦，进行粉体物料的输送；因此，其对物料存在一定的推挤，会造成物料的堆密度的变化，从而形成物料的不均匀；同时，其稳定性是无规律的，就不存在精确问题。

星型阀是靠叶轮腔容纳粉体物料，靠物料的自重卸出；由于微粉分子间的吸附作用，以及叶轮腔与机壳的“八”字形开落方式，粉体出料口呈现出湍流状下落，其落料过程也是不均匀的；同时，其稳定性是周期性的，精确性就出现固有波动。

普通圆盘给料机靠调节调整套与接料套间的间隙来定体积，刮板推动物料从出口下落卸料，以计量带式输送机反馈信号调节驱动转速来确定卸料量。对于粒径（≤100μm粒径）带有粘性流动性不太好的物料，由于调整套与接料套间的固定间隙以及自身的粘黏或者微粉分子间的静电吸附作用，此间隙容易结疤，影响出料的堆密度变化；虽然刮板具有一定的打散作用，但粉体在出料口容易形成搭桥现象，从而形成湍流状下落，导致其输送不均匀，计量总是在一定带宽范围内波动，造成计量带式输送机信号反馈调整驱动速度极为频繁。同时，由于粉体存在粘性，要求带式输送机的皮带表面必须具有极强的与粉体物料分子的分离性，否则粘带形成计量不准，还会造成环境污染。

为此，本发明提供一种精确计量圆盘给料机、及其液体添加装置及应用。其中，该精确计量圆盘给料机包括底板、侧板、顶板、定高度固定装置、用于盛放物料的刮盘、刮板、转动驱动装置、连接轴、与转动驱动装置相连的控制系统。

侧板沿水平方向的截面呈圆形（即侧板呈圆管状），底板、侧板、顶板依次相连构成圆柱形壳体，顶板上设置有补料口且物料能通过补料口进行添加，底板上设置有与盛料腔相配合的出料口。

定高度固定装置、刮盘、刮板沿竖直方向从下至上依次设置在圆柱形壳体内。

定高度固定装置包括中心圆盘、分割叶片，分割叶片为若干个，分割叶片均布于中心圆盘外圆周上，分割叶片、中心圆盘与圆柱型壳体之间形成若干个等体积的盛料腔。

刮板由若至少三个刮料叶片依次相连而成且经补料口进入的物料能经刮板落在刮盘上。

刮盘与圆柱型壳体固定相连，刮盘上设置有若干个与盛料腔相配合的开口且刮盘上的物料在刮板的带动下能进入盛料腔中，刮盘能对盛料腔中的物料高度进行限定。

转动驱动装置与连接轴相连且转动驱动装置能带动连接轴转动，刮板、定高度固定装置分别与连接轴相连且连接轴能带动刮板、定高度固定装置相对刮盘转动。

针对粉体物料带有粘性流动性不太好的特点，本发明采用定厚度范围贮料，避免粉体的堆积成团，影响其均匀分布；圆盘给料机低转速（＜15rpm）运行，以减小粉体物料运行中的发热量、摩擦静电带来的影响；刮板由若至少三个刮料叶片依次相连而成，且经补料口进入的物料能经刮板落在刮盘上，刮板间距/粉体粒径＞2000倍，刮板具有一定打散作用，使圆柱形壳体内的物料形成平流层，也使得粉体物料不至受到推挤和不断产生静电吸附，有利于物料的流动；其中，刮盘与圆柱型壳体固定相连，刮盘上设置有若干个与盛料腔相配合的开口且刮盘上的物料在刮板的带动下能进入盛料腔中，刮盘能对盛料腔中的物料高度进行限定，刮盘的设计对于本发明的实现具有至关重要的作用；再采用定高度固定装置均匀分布，并周向定量推移物料至出料口；严格控制刮盘厚度和定高固定板位置，使其尽量接近出料口，减小对粉体的挤压，使得粉体物料均匀的不受挤压的被推移至落料口；同时，本发明包括与出料口相连的出料管，出料管上设置有振源，物料能经出料口后通过出料管进行精确给料，避免出口出现结疤搭桥现象，影响粉体物料分布均匀性。

与现有技术相比，本发明的设计为低转速（＜15rpm）运行，以减小粉体物料运行中的发热量、摩擦静电带来的影响；刮板间距/粉体粒径＞2000倍，充分利用3-8片刮料叶片具有的一定打散作用，使料仓内物料由塔堆形成平流层，并尽量使刮片满足刚性条件下用窄条以减小对粉体物料的挤压，保持粉体的堆密度一致；采用定高度固定装置的分割叶片12-24片周向均匀分布以定量推移物料至出料口，严格控制定高固定板位置，使其尽量接近出料口，减小对粉体的挤压，影响粉体堆密度；刮盘厚度需要根据粉体物料特性确定，由于粉体堆密度较小且有一定的粘附性能，厚度太小使粉体通过出料口时不易脱落（附着力＞自重），粉体太厚时又出现呈现团状下落（自重＞附着力）；经过反复试验分析，其厚度的理想状态是易脱落而又不形成团状下落（自重≈附着力）；在出口处设置超声频振动源，避免出口结疤搭桥影响粉体物料分布均匀性。

本发明中，首次提出刮盘定体积旋转机构，利用定体积实现物料的精确出料；在该结构中，物料通过补料口进入圆柱形壳体内，刮盘相对圆柱型壳体固定相连，物料被设置在刮盘上，且刮板使料仓内物料由塔堆形成平流层，物料通过刮盘上的开口进入定高度固定装置的盛料腔中；定高度固定装置包括中心圆盘、分割叶片，分割叶片为若干个，所述分割叶片均布于中心圆盘外圆周上，分割叶片、中心圆盘与圆柱型壳体之间形成若干个等体积的盛料腔；在转动驱动装置的带动下，盛料腔和刮板同步转动，盛料腔内的物料通过出料口精确输出；振源则能有效避免出口结疤搭桥影响粉体物料分布均匀性。

进一步，出料口呈扇形；包括与补料口相连的补料装置且补料装置通过补料口能向圆柱形壳体内补料，料装置可以为计量螺旋输送机、星型阀、圆盘给料机中的一种或多种。补料装置主要用于圆柱形壳体内物料不足时，向其中添加物料。

进一步，还包括设置在圆柱形壳体上的质量测定装置且所述质量测定装置能对圆柱形壳体内物料的质量进行测定；质量测定装置与控制系统相连。

对照现有技术方案，本发明解决了粒径≤100μm粒径、带有粘性、流动性不太好的物料在连续生产过程中，输送不均，不能定比例添加改性剂等问题。本发明明显减小了设备生产过程中的停歇等辅助时间，有效提高产率，显著提高产品品质的一致性，大大降低了原材料的浪费，提高了材料利用率。本发明以体积量和校定输入粉体密度方式确定产量，规避了称重计量与调速匹配的问题，使得结构简单可靠，具有显著的进步意义。

针对粉体连续生产过程添加定比例改性添加剂麻烦，直接影响到产品品质的一致性的问题，本发明提供与前述精确计量圆盘给料机相配合的液体添加装置。该装置包括用于设置液体的储液池、设置在储液池内的计量泵、贮能器、背压阀、流量计、单向阀，计量泵、贮能器、背压阀、流量计、单向阀通过管道依次相连且储液池中的液体能经计量泵、贮能器、背压阀、单向阀添加至经出料口流出的物料中，计量泵、流量计分别与控制系统相连。

针对改性添加剂属于液态微量均匀添加的特点，本发明采用小流量计量泵，为解决计量泵脉动输出问题，为此，本发明专门设计了稳流管路，保证小流量改性剂液体输出的连续、均匀，形成线形稳定添加。

本发明对于粒径≤100μm粒径、带有粘性、流动性不太好的粉体物料达到连续、均匀、稳定、精确输送要求，便于微量改性剂按比例添加，对于批量连续生产，具有极其重要的意义。本发明是通过圆盘给料机将粉体物料和改性添加剂系统的小流量添加助剂分别连续、均匀、稳定的输送至汽粉机等流化设备，通过控制系统的统一控制，实现联锁控制，有效保证粉体批量生产改性产品品质的稳定性和一致性，具有较好的效果。

综上所述，本发明具有储存物料、称重自动添加物料功能；并充分利用刮板的打散作用，使粉体连续均匀输送；采用超声频振源解决定出径口处搭桥问题；专门设计稳流管路解决小流量计量泵脉动输出问题；采用泵机联锁控制，确保微量助剂添加与粉体的稳定比例；控制部分具备操作参数自动记录贮存功能，便于用户获取分析第一手实时工艺参数。

本发明的精确计量圆盘给料机及其液体添加装置能实现粒径≤100μm粒径、带有粘性、流动性不太好的物料的输送，并且能在连续生产过程中按定比例同步添加有机改性剂，确保产品的一致性。本发明的精确计量圆盘给料机及其液体添加装置能够用于钛白粉（TiO₂）生产，且经试验证明，采用本发明取得了较好的技术效果。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为实施例1中装置的整体结构示意图。

图2为实施例1中精确计量圆盘给料机的结构示意图。

图3为实施例1液体添加装置的结构示意图。

图4为实施例1中底盘的俯视图。

图5为实施例1中定高度固定装置的结构示意图。

图6为实施例1中刮盘的结构示意图。

图7为实施例1中刮板的结构示意图。

图中标记：1为底板，2为侧板，3为顶板，4为定高度固定装置，5为刮盘，6为刮板，7为电机，8为控制系统，9为中心圆盘，10为分割叶片，11为刮料叶片，12为出料口，13为出料管，14为振源，15为补料装置，16为储液池，17为计量泵，18为贮能器，19为背压阀，20为流量计，21为单向阀，22为补液管，23为液位计，24为质量测定装置。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例的装置包括精确计量圆盘给料机、液体添加装置两部分。精确计量圆盘给料机包括底板1、侧板2、顶板3、定高度固定装置4、用于盛放物料的刮盘5、刮板6、转动驱动装置、连接轴、与转动驱动装置相连的控制系统8、补料装置15、出料管13、振源14。其中，侧板2沿水平方向的截面呈圆形，底板1、侧板2、顶板3依次相连构成圆柱形壳体，顶板3上设置有补料口且物料能通过补料口进行添加，底板1上设置有与盛料腔相配合的出料口12；出料管13与出料口12相连，物料能经出料口12后通过出料管13进行精确给料；振源14出设置在出料管13上。补料装置15通过补料口能向圆柱形壳体内补料，本实施例中，补料装置15优选为计量螺旋输送机。本实施例中，出料口12呈扇形。

定高度固定装置4、刮盘5、刮板6沿竖直方向从下至上依次设置在圆柱形壳体内；定高度固定装置4包括中心圆盘9、分割叶片10，分割叶片10优选为12-24片，分割叶片10均布于中心圆盘9外圆周上，分割叶片10、中心圆盘9与圆柱型壳体之间形成若干个等体积的盛料腔；刮盘5与圆柱型壳体固定相连，刮盘5上设置有若干个与盛料腔相配合的开口且刮盘5上的物料在刮板6的带动下能进入盛料腔中；刮盘5能对盛料腔中的物料高度进行限定刮板6由三至八个刮料叶片11依次相连而成，经补料口进入的物料能经刮板6落在刮盘5上。

本实施例中，转动驱动装置包括电机7、变速器，电机7通过变速器与连接轴相连。转动驱动装置与连接轴相连且转动驱动装置能带动连接轴转动，刮板6、定高度固定装置4分别与连接轴相连且连接轴能带动刮板6、定高度固定装置4相对刮盘5转动。

进一步，本实施例还包括设置在圆柱形壳体上的质量测定装置，质量测定装置能对圆柱形壳体内物料的质量进行测定。

本实施例中，电机7、补料装置15、质量测定装置与控制系统8相连；进一步，本实施例还包括与控制系统8相连的报警装置。

液体添加装置包括用于设置液体的储液池16、设置在储液池16内的计量泵17、贮能器18、背压阀19、流量计20、单向阀21、与储液池16相连的补液管22、设置在储液池16内的液位计，计量泵17、贮能器18、背压阀19、流量计20、单向阀21通过管道依次相连且储液池16中的液体能经计量泵17、贮能器18、背压阀19、单向阀21添加至经出料口12流出的物料中，计量泵17、流量计20、液位计分别与控制系统8相连。本实施例中，补液管22上还设置有与控制系统8相连的电池阀或与控制系统8相连的补液泵。

申请人将本发明应用于钛白粉生产过程中，取得了较好的效果。

对本实施例装置的工作原理进一步说明如下。

本实施例的精确计量圆盘给料机下端设有质量测定装置，贮料仓内保持一定的粉体物料高度，当低于设定下限时，控制系统8启动补料装置15补充物料，当达到设定物料上限时，补料装置15停止补料；当圆盘给料机

贮料仓内物料超过设定下限时，圆盘给料机和液体添加装置即改性剂添加装置的计量泵17联锁同时启动，其产量和添加量根据工艺要求事先设定，控制系统8控制电机7的运行速度；圆盘给料机靠刮板6旋转打散作用，将贮料粉体内的物料抚平，靠均匀细分的定高度固定装置4旋转将定体积量物料推移至出料口12，以定高度固定装置4严格控制其内的物料层厚度，并防止其他粉体物料对出料口12的冲蚀；当改性添加剂低于液位计下限时，控制系统8启动电磁阀或补液泵进行添加补偿，达到上限位置时关闭补偿；当系统出现异常时，控制系统8会立即自动停止圆盘给料机和改性添加系统，并报警，待报警人工解除后，方可再次启动运行。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。