一种基于气囊的破拱装置及方法与流程

本发明涉及料仓内物料疏通技术领域，特别涉及一种基于气囊的破拱装置及方法。

背景技术：

料仓是物料工艺过程中各种单元操作之间必不可少的设备，是各种松散物料的贮存设备。但在实际使用过程中，物料从料仓中卸出时，由于颗粒间和颗粒与料仓内壁之间存在摩擦力和粘结力，导致在出料口形成穹拱，将出料口堵塞，造成排料困难的问题。为解决物料起拱和堵塞的问题，目前国内外一般采用机械破拱、振动破拱的方法：

(1)传统的机械破拱是指采用搅拌装置破拱，是目前最有效的破拱措施，主要适用于粘度大的物料。其基本原理是机械在物料拱塞处的强制运动克服物料的内聚力，破坏拱形的平衡，达到破拱的效果。但该方案主要适用于粘度大的物料，同时所需的运动部件繁多，成本及造价较高，故障率高、设备维修难度较高；同时运动部件需要驱动电机，系统电耗也较高。

(2)传统的振动破拱是指通过振动使物料内摩擦系数减小，抗剪强度降低，最终实现破拱。常见的形式有振动器、小行程的气缸，振动破拱简单方便，具有一定的破拱效果。但该方案振动后的物料在静放长时间后可能密集、结块，最终堵塞出料口；同时，振动的噪音较大，对料仓壁有所破坏，同时对周围环境也带来了噪声污染。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于气囊的破拱装置及方法。

本发明的第一方面，提供了一种基于气囊的破拱装置，包括：

气囊，安装于料仓内部，所述气囊与设置在料仓外部的进气管道和排气管道连接；

控制机构，对应于所述进气管道和所述排气管道设置，用于控制所述进气管道的进气状态和所述排气管道的排气状态，从而控制所述气囊的膨胀和收缩。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

通过控制机构主动控制进气管道内的压缩空气进入气囊，和气囊内的压缩空气进入排气管道，从而动态调节气囊的膨胀和收缩，使得气囊产生振动，气囊振动后使得料仓拱塞处的物料的剪力发生变化，剪力平衡被破坏，实现破拱。相较于传统的机械破拱、振动破拱，本发明提供的破拱装置采用气囊装置，结构简单，无运动部件、故障率低、维护量小，同时装置的成本较低；而且本装置振动噪音小，也不会对料仓内壁造成破坏。

根据本发明的一些实施例，所述控制机构设置有电磁阀和控制器，所述电磁阀安装在所述进气管道和所述排气管道上；所述控制器与所述电磁阀电连接。

根据本发明的一些实施例，所述电磁阀为三通电磁阀；所述气囊通过连接管与所述进气管道和所述排气管道连接，所述三通电磁阀安装在所述连接管与所述进气管道和所述排气管道的连接处。

根据本发明的一些实施例，所述破拱装置还包括与所述控制器电连接的压力传感器，所述压力传感器安装于料仓内部，用于向所述控制器反馈压力数值。

根据本发明的一些实施例，所述压力传感器安装于所述气囊的表面。

根据本发明的一些实施例，所述气囊的数量为多个。

根据本发明的一些实施例，所述气囊由高强度橡胶材料制成。

本发明的第二方面，提供了一种应用于本发明第一方面所述的基于气囊的破拱装置的破拱方法，包括以下步骤：

通过控制机构控制进气管道内的压缩空气进入气囊，和气囊内的压缩空气进入排气管道，从而控制所述气囊的膨胀和收缩。

根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：

本方法通过控制机构主动控制进气管道内的压缩空气进入气囊，和气囊内的压缩空气进入排气管道，从而动态调节气囊的膨胀和收缩，使得气囊产生振动，使得料仓拱塞处的物料的剪力发生变化，剪力平衡被破坏，实现破拱。相较于目前最有效的机械破拱方法，本方法采用气囊装置，结构简单，无运动部件、故障率低、维护量小，同时装置的成本较低。

根据本发明的一些实施例，还包括步骤：所述控制机构控制三通电磁阀打开的阀门方向和对应的持续时间，以实现控制所述气囊产生振动的动作频次和动作跨度。

根据本发明的一些实施例，还包括步骤：所述控制机构根据压力传感器反馈的压力数值，调整所述三通电磁阀打开的阀门方向和对应的持续时间，以实现调整所述气囊产生振动的动作频次和动作跨度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的一种基于气囊的破拱装置的结构示意图；

标号说明：

100、料仓；110、气囊；121、进气管道；122、排气管道；123、连接管；124、进气母管；130、控制器；140、控制线缆；150、三通电磁阀；160、压力传感器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，本发明的一个实施例，提供了一种基于气囊的破拱装置，包括：气囊110和控制机构；

气囊110安装于料仓100内部，气囊110与设置在料仓100外部的进气管道121和排气管道122连接；

控制机构对应于进气管道121和排气管道122设置，用于控制进气管道121内的压缩空气进入气囊110，和气囊110内的压缩空气进入排气管道122，从而控制气囊110的膨胀和收缩，产生振动。

在本实施例中，料仓100为锥体料仓，气囊110由高强度橡胶材料制成，例如为：hnbr橡胶材料。气囊110安装在料仓100的内侧壁上；控制机构能够使气囊110进入进气状态、排气状态和休眠状态，具体的，当控制机构仅控制进气管道121与气囊110的连通，使进气管道121内的压缩空气进入气囊110，气囊110膨胀；当控制机构仅控制排气管道122与气囊110的连通，气囊110内的压缩空气流出至排气管道122，气囊110收缩；当控制机构同时使进气管道121与气囊110之间不连通、排气管道122与气囊110之间不连通，气囊110进入休眠状态。具体的，控制机构可为安装在进气管道121和排气管道122上的阀门，一方面可以通过人工调节阀门的开关，实现动态调节气囊110的膨胀和收缩，使气囊110产生振动，另一方面，阀门可为电磁阀，通过芯片设定控制程序来控制电磁阀的开关，无需人工调节气囊110的膨胀和收缩，使气囊110产生振动。

本实施例通过控制机构主动控制进气管道121内的压缩空气进入气囊110，和气囊110内的压缩空气进入排气管道122，从而动态调节气囊110的膨胀和收缩，使得气囊110产生振动，气囊110振动使料仓100拱塞处的物料的剪力发生变化，剪力平衡被破坏，实现破拱。

相较于传统的机械破拱、振动破拱，本发明提供的破拱装置采用气囊装置，结构简单，无运动部件、故障率低、维护量小，同时装置的成本较低；而且本装置振动噪音小，也不会对料仓内壁造成破坏。

作为一种可选的实施方式，控制机构设置有电磁阀和控制器130，电磁阀安装在进气管道121和排气管道122上；控制器130与电磁阀电连接，用于控制电磁阀的开关。在本实施例中，控制器130为plc控制器(可编程逻辑控制器)，由于plc控制器为本领域常用装置，此处不再细述。设置为plc控制器的优势在于：一方面可通过在plc控制器内设定控制程序主动控制电磁阀的开关，实现控制气囊110的进气时间、排气时间、进气量和排气量，从而控制气囊110产生振动，实现破拱；另一方面可通过人工实时调控plc控制器，从而实时控制气囊110的振动。

在上述实施例的基础上，电磁阀为三通电磁阀150；气囊110通过连接管123与进气管道121和排气管道122连接，三通电磁阀150安装在连接管123与进气管道121和排气管道122的连接处。通过本设计，能够提高控制器130的控制效率。

作为一种可选的实施方式，破拱装置还包括与控制器130电连接的压力传感器160，压力传感器160安装于料仓100内部，用于向控制器130反馈压力数值。在本实施例中，压力传感器160在其安装位置形成压力检测点，压力传感器160可实时的向控制器130反馈该点的压力数值。控制器130根据接收的压力数值，主动调节三通电磁阀150，例如当压力数据高出控制程序设定的阈值时，可主动调节气囊110产生振动的动作频次和动作跨度，从而提高气囊110的振动频率和振动跨度，加快破拱。需要注意的是，控制器130根据管理人员设定的控制程序而执行对应的动作。

在上述实施例的基础上，压力传感器160安装于气囊110的表面，由于气囊110直接接触物料，因此压力传感器160安装于气囊110的表面，可得到物料作用在气囊110的表面的受力情况，此时得到的受力数值更具有参考价值，由于压力传感器为本领域常用装置，此处不再细述。

作为一种可选的实施方式，还可通过在控制器130内设定控制程序，主动设定三通电磁阀150打开的阀门方向和打开该阀门方向的持续时间，自动控制气囊110产生振动的动作频次和动作跨度，实现快速和稳定的破拱，无需人工参与。

基于前述实施例，还可通过在控制器130内设定控制程序，该控制程序能够根据压力传感器160反馈的压力数值，主动调整三通电磁阀150打开的阀门方向和对应的持续时间，自动调整气囊110产生振动的动作频次和动作跨度，无需人工参与。

作为一种可选的实施方式，气囊110的数量为4个，如图1，料仓100上方对称设置两个气囊110，料仓100下方对称设置两个气囊110。相较于设置单个气囊110，此设计能够提高破拱效果。

参照图1，本发明的一个实施例，提供了一种基于气囊的破拱装置，包括：四个气囊110、进气母管124、进气管道121、排气管道122、连接管123、控制器130(为plc控制器)、三通电磁阀150、压力传感器160；控制线缆140。

其中，四个气囊110分别安装在料仓100的不同位置，每个气囊110均通过连接管123与进气管道121和排气管道122连通，其中，进气管道121由进气母管124供应压缩空气；在连接管123、进气管道121和排气管道122的连接处设置有三通电磁阀150，控制器130通过控制线缆140与三通电磁阀150电连接；压力传感器160设置在每个气囊110的表面，形成对应的压力检测点，控制器130通过控制线缆140与每个压力传感器160电连接。控制器130内由管理人员预设有控制程序。

本破拱装置的运行过程如下：

通过控制器130控制三通电磁阀150仅打开进气管道121和连接管123方向的阀门，压缩空气沿进气管道121、三通电磁阀150、连接管123进入气囊110，气囊110膨胀；当压力传感器160反馈的压力数值达到阈值时，通过控制器130控制三通电磁阀150仅打开排气管道122和连接管123方向的阀门，气囊110内的压缩空气沿连接管123、三通电磁阀150、排气管道122流出；通过控制器130控制三通电磁阀150同时关闭进气管道121和连接管123方向、排气管道122和连接管123方向的阀门，压缩空气无法进入气囊110，气囊110内的压缩空气无法排出；

本破拱装置通过主动调节气囊110的膨胀及收缩，实现振动，使得料仓100内拱塞处物料的剪力发生变化，剪力平衡被破坏，最终实现破拱。

本破拱装置还可通过控制器130设定三通电磁阀150打开的阀门方向和对应的持续时间，由此控制气囊110产生振动的动作频次和动作跨度，从而提高气囊110的振动频率和振动跨度，加快破拱。控制器130还可根据压力传感器160反馈的压力数值对三通电磁阀150进行动态调整。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。