专利名称：活性粉末混凝土自动搅拌站的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种活性粉末混凝土自动搅拌站。属于自动化控制装置结构的领域，具体说属于自动化控制领域中，特别是对混凝土搅拌过程中自动控制的装置结构的技术领域。
背景技术：
活性粉末混凝土是继高强、高性能混凝土之后，20世纪90年代开发出的超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定性良好的水泥基复合材料。由于其独特的物理特性和化学特性，因此它的搅拌工艺与普通混凝土存在差异，使用普通混凝土搅拌设备难以满足活性粉末混凝土的生产需要。本发明涉及一套针对生产活性粉末混凝土的自动化搅拌站系统。尤其是具有高精度计量、大搅拌力输出以及能够由计算机控制对计量、控制和显示三部分一体化的搅拌站。
目前，公知的混凝土搅拌站主要由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统和控制系统等5大系统和其他附属设施组成。但是活性粉末混凝土的生产工艺对搅拌站的搅拌机转速、转矩、物料计量系统的精度要求远高于普通的混凝土，所以传统搅拌站在作为活性粉末混凝土搅拌设备时，无法在搅拌机搅拌转速、转矩、物料计量精度等方面满足该种混凝土的工艺要求。现有搅拌机启动方式采用星三角启动，这种启动方式在启动过程中电流比较大，而且在搅拌过程中断后，由于活性粉末混凝土的粘性大，凝结快速的特性，难以再次迅速启动搅拌机，造成生产中断，对活性粉末混凝土的质量影响极大。同时现有搅拌站计算机控制系统在计量和显示部分采用分离式的构架，即计量系统为单独的计量模块，计量数据通过串口与计算机进行通讯。发明内容
本发明为了克服现有搅拌机在活性粉末混凝土生产过程中的不足，提供了一种搅拌站，该搅拌站可以满足活性粉末混凝土生产的工艺要求，在搅拌机主机转矩、转速方面实现了恒转矩高转速的技术特点，物料计量系统的计量精度进行提高的目的。
为了达到所述的目的本发明的技术方案是
一种活性粉末混凝土自动搅拌站，包括专用搅拌子系统、骨料上料计量子系统、水泥上料计量子系统、水上料计量子系统、外加剂上料计量子系统、电气控制和计量数据采集子系统构成；该骨料上料计量子系统、水泥上料计量子系统、水上料计量子系统、外加剂上料计量子系统上分别至少设置一个传感器并分别通过管路、管道或传输装置与专用搅拌子系统连接；该电气控制和计量数据釆集子系统釆集设在各子系统上传感器的信息通过电路控制各子系统的运行。
该专用搅拌子系统主要由搅拌机主机，减速机，搅拌电机组成；搅拌机主机按500升或750升搅拌量配置，下部设置卸砼口；搅拌电机，减速机，搅拌
机主机依顺序连接，动力机构按搅拌量功率输出配置，搅拌机主机主轴转速为48-80转/分。
该搅拌电机(")根据搅拌生产量按30kW_47kW配置，该减速机(27)按电机功率配置，采用为保证搅拌过程中断后能够迅速启动的变频器启动，恒转矩控制输出，同时配置保证搅拌机起动转矩的轴承和润滑系统。
该骨料上料计量子系统主要包括
一底部设置粗砂卸料可调闸门的漏斗状粗砂料仓，该粗砂料仓下部设置粗砂下料皮带，该皮带一端设置控制皮带运动的粗砂卸料皮带电机；一底部设置细砂下料振动器的漏斗状细砂料仓；
一底部设置中砂下料可调闸门的漏斗状中砂料仓，该中砂料仓下部设置中
砂下料皮带，该皮带一端设置控制皮带运动的中砂卸料皮带电机；
所述的三个料仓按顺序一字排列， 一骨料计量料斗设置在所述三个料仓的下部，该料斗上设置至少一个骨料计量传感器；该骨料计量料斗下部设置骨料输送皮带，该皮带一端设置控制皮带运动的骨料输送电机；
一骨料上料斗，骨料输送皮带位于该骨料上料斗上方，骨料通过骨料输送皮带和骨料上料斗进入所述的专用搅拌子系统。
该水泥上料计量子系统包括水泥仓，连接在水泥仓下部的螺旋输送机，螺旋输送机一端设置水泥螺旋电机将水泥仓下来的水泥通过螺旋输送机输送至与专用搅拌子系统连接的水泥计量罐中，水泥计量罐下部为倒圆锥漏斗状，圆锥
漏斗状顶部设水泥卸料阀；水泥计量罐上设置至少一个水泥计量称重传感器。
该螺旋输送机螺旋内径为①168-210mm，该水泥螺旋电机釆用低转速4-8级电机。
该水上料计量子系统包括底部为圆锥状的水计量罐，至少一个水计量传感器设置于水计量罐上，储水罐通过水计量上料泵与水计量罐连接，储水罐通过搅拌机冲洗泵，水计量罐通过液料卸料泵与所述的专用搅拌子系统连通。
该水计量上料泵釆用流量不大于20升的低流量水泵。
该外加剂上料计量子系统包括连接防止外加剂沉淀的外加剂循环泵的外加剂储罐，该外加剂储罐通过紧固连接的外加剂上料泵与外加剂计量罐连通，顶部为圆锥状的外加剂计量罐上设置至少一个外加剂计量传感器，外加剂卸料阀设置于外加剂计量罐圆锥状的顶部和所述水上料计量子系统之间并分别与之连通，形成外加剂计量罐设置在水罐上部，外加剂首先加入水中，与水混合后再加入搅拌机中的结构。
该外加剂上料泵釆用流量不大于20升的低流量水泵，该外加剂储罐釆用不锈钢材料制成。
该电气控制和计量数据釆集子系统包括
通过总线硬件连接在一起的控制和数据釆集计算机、数据采集卡、1/0控制卡，计量称重传感器数据变送模块、电气控制电路、显示器和操作台等组成，数据釆集卡与各子系统上的传感器硬件连接，各子系统上传感器反馈的信息通过数据釆集卡，经计量称重传感器数据变送模块进行数模变换后传送至控制和
7数据釆集计算机处理，根据预存在计算机中的转速、转矩、物料计量标准产生对各子系统的控制信息，控制信息通过I/O控制卡启动电气控制电路对各子系统中的动力部分的电机，泵，传输皮带，阀门进行控制。
采用本发明的技术方案克服了现有搅拌机在活性粉末混凝土生产过程中的不足，可以满足活性粉末混凝土生产的工艺要求，在搅拌机主机转矩、转速方面实现了恒转矩高转速的技术特点，物料计量系统的计量精度进行提高，在计算机控制系统方面实现了数据釆集与微机控制 一体化的设计方式，降低了控制系统成本，对物料计量系统的参数设置进行了计算机集中化。
图l为本发明活性粉末混凝土自动搅拌站结构图
图2为本发明活性粉末混凝土自动搅拌站设备原理图图中标号说明
1、粗砂料仓
2、细砂料仓
3、中砂料仓
4、粗砂卸料皮带电机
5、粗砂卸料可调闸门
6、中砂下料可调闸门
7、中砂卸料皮带电机
8、细砂下料振动器
9、骨料计量料斗
10、骨料计量传感器
11、外加剂计量罐
12、骨料输送电机
13、骨料输送皮带14、骨料上料斗
15、外加剂计量传感器
16、外加剂卸料阀
17、水计量罐
18、水计量传感器
19、液料卸料泵
20、水计量上料泵
21、储水罐
22、搅拌机冲洗泵
23、外加剂上料泵
24、外加剂循环泵
25、外加剂储罐
26、搅拌机主机
27、JS-75G减速机
28、搅拌电机
29、卸砼口
30、水泥仓
31、螺旋输送机
32、水泥计量称重传感器
33、水泥计量罐
34、水泥卸料阀
35、水泥螺旋电机
36、粗砂下料皮带
37、中砂下料皮带
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明详细说明如下。如图1、图2所示，本发明一种活性粉末混凝土自动搅拌站，包括专用搅拌子系统、骨料上料计量子系统、水泥上料计量子系统、水上料计量子系统、外加剂上料计量子系统、电气控制和计量数据采集子系统构成；该骨料上料计量子系统、水泥上料计量子系统、水上料计量子系统、外加剂上料计量子系统上分别至少设置一个传感器并分别通过管路、管道或传输装置与专用搅拌子系统连接；该电气控制和计量数据采集子系统釆集设在各子系统上传感器的信息通过电路控制各子系统的运行。(如图1)。
该专用搅拌子系统主要由搅拌机主机26,减速机27,搅拌电机28组成；搅拌机主机26按500升或750升搅拌量配置，下部设置卸砼口 29;搅拌电机28,减速机27，搅拌机主机26依顺序连接(或动力连接)，通过改变皮带轮变速比或釆用高速比减速机，动力机构按搅拌量功率输出配置，搅拌机主机26主轴转速为48-80转/分。普通搅拌机的减速箱配置无法满足活性粉末混凝土在搅拌过程中要求的大转矩的要求，该撹拌电机28按30kW-47kW配置；该减速机27设置500升搭配750升的减速箱或750升搭配1000升的减速箱，釆用为保证搅拌过程中断后能够迅速启动的变频器启动，恒转矩控制输出，同时配置保证搅拌机起动转矩的轴承和润滑系统。
该骨料上料计量子系统主要包括
一底部设置粗砂卸料可调闸门5的漏斗状粗砂料仓1,该粗砂料仓1下部设置粗砂下料皮带36,该皮带36 —端设置控制皮带运动的粗砂卸料皮带电机4;一底部设置细砂下料振动器8的漏斗状细砂料仓2;
一底部设置中砂下料可调闸门6的漏斗状中砂料仓3，该中砂料仓3下部设置中砂下料皮带37,该皮带37 —端设置控制皮带运动的中砂卸料皮带电机7;
所述的三个料仓按顺序一字排列， 一骨料计量料斗9设置在所述三个料仓的下部，该料斗9上设置至少一个骨料计量传感器10;该骨料计量料斗9下部设置骨料输送皮带13,该皮带13 —端设置控制皮带运动的骨料输送电机12;
一骨料上料斗14,骨料输送皮带13位于该骨料上料斗14上方，骨料通过骨料输送皮带13和骨料上料斗14进入所述的专用搅拌子系统。
10在物料输送方式进行了设计，活性粉末混凝土的骨料的方式采用皮带输送和振动器下料方式，在物料仓下部设置物料输送的皮带，通过皮带运动带动物
料仓内的物料进行卸料，卸料口料口部分设置可调节闸板通过设置闸板高度调节物料在皮带上的厚度以满足生产工艺对设备的计量要求。
该水泥上料计量子系统包括水泥仓30,连接在水泥仓30下部的螺旋输送机
31，螺旋输送机31 —端设置水泥螺旋电机35将水泥仓30下来的水泥通过螺旋输送机31输送至与专用搅拌子系统连接的水泥计量罐33中，水泥计量罐33下部为倒圆锥漏斗状，圆锥漏斗状顶部设水泥卸料阀34;水泥计量罐33上设置至少一个水泥计量称重传感器32。
该螺旋输送机31螺旋内径为O168-210mm,该水泥螺旋电机采用低转速4-8级电机。水泥部分的输送釆用螺旋输送器进行物料输送，通过对螺旋输送器管径的设置，和降低螺旋转动的速度的方式来提高计量精度。
该水上料计量子系统包括顶部为圆锥状的水计量罐17，至少一个水计量传感器18设置于水计量罐17上， 一储水罐21通过水计量上料泵20与水计量罐17连接，储水罐21通过搅拌机冲洗泵22，水计量罐17通过液料卸料泵19与所述的专用搅拌子系统连通。
该水计量上料泵20采用流量不大于20升的低流量水泵。
该外加剂上料计量子系统包括连接防止外加剂沉淀的外加剂循环泵24的外加剂储罐25,该外加剂储罐25通过紧固连接的外加剂上料泵23与外加剂计量罐11连通，顶部为圆锥状的外加剂计量罐11上设置至少一个外加剂计量传感器15,外加剂卸料阀16设置于外加剂计量罐11圆锥状的顶部和所述水上料计量子系统之间并分别与之连通，形成外加剂计量罐11设置在水罐上部，外加剂首先加入水中，与水混合后再加入搅拌机中的结构。
该外加剂上料泵23采用流量不大于20升的低流量水泵，该外加剂储罐25采用不锈钢材料制成。为提高计量精度，外加剂上料泵采用低流量水泵。为解决外加剂易沉淀具有腐蚀性的问题，设置外加剂循环泵防止外加剂沉淀，外加剂储罐釆用不锈钢材料。外加剂计量罐设置在水罐上部，外加剂首先加入水中，和水混合后再加入搅拌机中。
该电气控制和计量数据釆集子系统包括
通过总线硬件连接在一起的控制和数据采集计算机、数据采集卡、1/0控制 卡，计量称重传感器数据变送模块、电气控制电路、显示器和操作台等组成， 数据采集卡与各子系统上的传感器硬件连接，各子系统上传感器反馈的信息通 过数据采集卡，经计量称重传感器数据变送模块进行数模变换后传送至控制和 数据釆集计算机处理，根据预存在计算机中的转速、转矩、物料计量标准产生 对各子系统的控制信息，控制信息通过I/O控制卡启动电气控制电路对各子系 统中的动力部分的电机，泵，传输皮带，阀门进行控制。
系统釆用了高精度传感器结合计算机数据采集、控制。计量传感器选用测
力/称重传感器，弹性体为双连孔或剪切s梁结构，结构紧凑，用于拉伸力和压
缩力测量，抗侧向力强，精度高，拉、压输出对称性好，性能稳定可靠，量程 范围广，安装使用方便。通过对计算机增加数据釆集模块，数据直接通过计算 机进行采集、处理。
由于采用计量和控制一体化结构，控制系统根据采集到的重量数据，控制 各执行机构按活性粉末混凝土生产工艺要求的各项参数进行全自动连续生产。
控制工艺参数包括加料量、加料顺序、搅拌时间等。同时，系统在显示屏上
实时动态显示工艺过程和工艺参数，在数据库内记录生产量和材料用量和历史 记录，可进行查询和打印操作。
本实用新型的有益效果是，满足了活性粉末混凝土的生产工艺要求，控制 计算机实现对传感器计量数据的釆集、处理和系统控制一体化。
本发明活性粉末混凝土搅拌站具体工作过程是
首先中砂料仓3进行下料，中砂卸料皮带电机7启动带动皮带37转动，将 中砂输送到骨料计量料斗9内计量，中砂计量完成。
中砂计量完成后，粗砂卸料皮带电机4启动，皮带36将粗砂输送到骨料计 量料斗9内计量，粗砂计量完成。通过调节下料闸门6、 5高度可以对中砂、粗砂在皮带的输送厚度进行调节，从而保证了中砂、粗砂的计量精度。细沙开始 计量，细砂下料振动器8振动，细砂下料落入骨料计量料斗9内计量，细沙计
量完成后骨料计量完成。骨料输送电机12启动，骨料计量料斗9内的骨料被输 送到骨料上料斗14内。现场工人将计量好的钢纤维和掺和料倒入骨料上料斗14 之后由骨料上料斗14将骨料输送到搅拌机内搅拌，骨料上料过程结東。
水泥螺旋电机35启动，带动水泥螺旋输送机31将水泥输送到水泥计量罐 33内计量，计量称重传感器32将采集的信号输送到计算机内。当水泥重量达到 设定值后计算机发出控制信号使水泥螺旋电机35停止工作。水泥计量完成后开 始水泥卸料，计算机控制水泥卸料阀34开启，水泥落入搅拌机主机26内搅拌。
水计量上料泵20将储水罐21内的水输送到水计量罐17内计量，计量传感 器18将采集的信号输送到计算机内。当水的重量达到设定之后计算机发出控制 信号使水计量泵20停止工作。同时外加剂进行上料，外加剂上料泵23将外加 剂从外加剂储罐25输送到外加剂计量罐11内，外加剂计量传感器15将釆集到 的信号输送到计算机内，当外加剂重量达到设定值后，计算机发出控制信号外 加剂上料泵23停止工作，同时发出控制信号使外加剂卸料(电磁)阀16开启， 外加剂开始卸料，外加剂落入水计量罐17内。由安装在水计量罐内的液体卸料 泵19将外加剂和水的混合液料输送到搅拌机内。配料完成后搅拌电机28启动， 带动搅拌机对配料进行搅拌。
综上所述，本实用新型活性粉末混凝土搅拌站是针对活性粉末混凝土的搅 拌站，不仅具有计量精度高、自动化生产，而且通过加大搅拌机减速机、配置 变频器恒转矩输出，满足了活性粉末混凝土在搅拌过程中需要的转速和转动扭 力，提高生产效率，延长了设备的使用寿命。
1权利要求1、一种活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于包括专用搅拌子系统、骨料上料计量子系统、水泥上料计量子系统、水上料计量子系统、外加剂上料计量子系统、电气控制和计量数据采集子系统构成；该骨料上料计量子系统、水泥上料计量子系统、水上料计量子系统、外加剂上料计量子系统上分别至少设置一个传感器并分别通过管路、管道或传输装置与专用搅拌子系统连接；该电气控制和计量数据采集子系统采集设在各子系统上传感器的信息通过电路控制各子系统的运行。
2、 如权利要求i所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该专用搅拌子系统主要由搅拌机主机(26)，减速机(27)，搅拌电机(28)组成；搅拌 机主机(26)按500升或750升搅拌量配置，下部设置卸砼口 (29);搅拌电机 (28),减速机(27)，搅拌机主机(26)依顺序连接，动力机构按搅拌量功率 输出配置，搅拌机主机(26)主轴转速为48-80转/分。
3、 如权利要求2所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该搅拌电 机(28)根据搅拌生产量按30kW-47kW配置；该减速机(27)按电机功率配置，釆用为保证搅拌过程中断后能够迅速启动的变频器启动，恒转矩控制输出，同 时配置保证搅拌机起动转矩的轴承和润滑系统。
4、 如权利要求l所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该骨料上料计量子系统主要包括一底部设置粗砂卸料可调闸门(5)的漏斗状粗砂料仓(1)，该粗砂料仓(l) 下部设置粗砂下料皮带(36)，该皮带(36) —端设置控制皮带运动的粗砂卸料 皮带电机(4);一底部设置细砂下料振动器(8)的漏斗状细砂料仓(2);一底部设置中砂下料可调闸门(6 )的漏斗状中砂料仓(3 )，该中砂料仓(3 ) 下部设置中砂下料皮带(37)，该皮带(37) —端设置控制皮带运动的中砂卸料 皮带电机(7);所述的三个料仓按顺序一字排列， 一骨料计量料斗(9)设置在所述三个料仓的下部，该料斗(9)上设置至少一个骨料计量传感器(10);该骨料计量料 斗(9)下部设置骨料输送皮带(13),该皮带(13) —端设置控制皮带运动的 骨料输送电机(12);一骨料上料斗U4),骨料输送皮带(13)位于该骨料上料斗(14)上方， 骨料通过骨料输送皮带(13)和骨料上料斗(14)进入所述的专用搅拌子系统。
5、 如权利要求l所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该水泥上 料计量子系统包括水泥仓(30),连接在水泥仓(30)下部的螺旋输送机(31)， 螺旋输送机(31) —端设置水泥螺旋电机(35)将水泥仓(30)下来的水泥通 过螺旋输送机(31)输送至与专用撹拌子系统连接的水泥计量罐(33)中，水 泥计量罐(33)下部为倒圆锥漏斗状，圆锥漏斗状顶部设水泥卸料阀(34);水 泥计量罐(33)上设置至少一个水泥计量称重传感器(32)。
6、 如权利要求5所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该螺旋输 送机(31)螺旋内径为①168-210咖，该水泥螺旋电机釆用低转速4-8级电机。
7、 如权利要求l所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该水上料 计量子系统包括底部为圆锥状的水计量罐U7)，至少一个水计量传感器(18) 设置于水计量罐(17)上， 一储水罐(21)通过水计量上料泵(20)与水计量 罐(17)连接，储水罐(21)设置搅拌机冲洗泵(22),水计量罐(17)通过液 料卸料泵(19)与所述的专用搅拌子系统连通。
8、 如权利要求7所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该水计量 上料泵(20)釆用流量不大于20升的低流量水泵。
9、 如权利要求l所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该外加剂 上料计量子系统包括连接防止外加剂沉淀的外加剂循环泵(24)的外加剂储罐(25),该外加剂储罐(")通过紧固连接的外加剂上料泵(23)与外加剂计量 罐(11)连通，底部为圆锥状的外加剂计量罐(11)上设置至少一个外加剂计 量传感器(15),外加剂卸料阀(16)设置于外加剂计量罐(11)圆锥状的顶部 和所述水上料计量子系统之间并分别与之连通，形成外加剂计量罐(11)设置在水罐上部，外加剂首先加入水中，与水混合后再加入搅拌机中的结构。
10、 如权利要求9所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该外加剂上料泵(23)釆用流量不大于20升的低流量水泵，该外加剂储罐(25)釆用不锈钢材料制成。
11、 如权利要求1所述的活性粉末混凝土自动搅拌站，其特征在于该电气控制和计量数据釆集子系统包括通过总线硬件连接在一起的控制和数据釆集计算机、数据釆集卡、1/0控制 卡，计量称重传感器数据变送模块、电气控制电路、显示器和操作台等组成， 数据釆集卡与各子系统上的传感器硬件连接，各子系统上传感器反馈的信息通过数据釆集卡，经计量称重传感器数据变送模块进行数模变换后传送至控制和 数据采集计算机处理，根据预存在计算机中的转速、转矩、物料计量标准产生 对各子系统的控制信息，控制信息通过I/O控制卡启动电气控制电路对各子系 统中的动力部分的电机，泵，传输皮带，阀门进行控制。
专利摘要本实用新型公开了一种活性粉末混凝土自动搅拌站。属于自动化控制领域中，特别是对混凝土搅拌过程中自动控制的装置结构的技术领域。包括专用搅拌子系统、骨料上料计量子系统、水泥上料计量子系统、水上料计量子系统、外加剂上料计量子系统、电气控制和计量数据采集子系统构成；各子系统上分别至少设置一个传感器并分别通过管路、管道或传输装置与专用搅拌子系统连接；该电气控制和计量数据采集子系统采集设在各子系统上传感器的信息通过电路控制各子系统的运行。采用本实用新型满足了活性粉末混凝土搅拌的生产工艺要求，降低了控制系统成本，对物料计量系统的参数设置进行了计算机集中化。
文档编号B28C5/08GK201427354SQ200920160428
公开日2010年3月24日 申请日期2009年6月24日 优先权日2009年6月24日
发明者亮 曹, 王振亚, 清 都 申请人:北京福斯达轨道交通技术有限公司