一种全自动上甑系统及布料时间设计方法与流程

本发明属于制酒技术领域，尤其涉及一种全自动上甑系统。

背景技术：

众所周知，近几十年来随着我国国民经济的迅猛发展，人力资源越来越紧缺、昂贵。传统白酒行业为节省人力、降低成本，也不得不逐步用机械化、自动化替代传统的手工工艺。近年来，在众多科研工作者的努力下，该行业在部分工序的机械化、自动化方面取得了巨大进步，如原料运输、加工、凉甑、自动灌装、包装等工序。但在上甑工序上由于目前的机械作业还很难完全模仿人工作业，故其上甑效果达不到人工上甑的工艺要求，从而大大限制了机械作业的推广和应用。通常上甑时要求：在甑锅的中间部位要均匀平铺，且松软适当、密实度一致，而靠近锅壁的周圈部位要求形成一定高度的斜坡。目前，行业中部分工厂使用的传送带抛撒上甑不但做不到均匀上甑，更不能在靠近锅壁的周圈部位形成一定高度的斜坡，故很难满足以上的工艺要求。之所以这样要求，是要达到以下目的：松软适当、密实度一致、不压气、不塌气、不漏气，即在上甑的整个过程中要确保甑锅的中间部位上甑厚度均匀、松软适当、密实度一致，以便保证锅底蒸汽能均匀的通过松软的甑料层及时的达到新铺甑料层的下部，实现不压气；如果甑锅的局部因为上甑时用力过大或其它原因引起的密实度不均，就会造成密实度大的地方蒸汽上不来，即所谓塌气；此外，在上甑过程中还要确保在不压气、不塌气的基础上不漏气，仅仅是及时上甑、均匀上甑、松软适当、密实度一致还是不够的。特别是靠近锅壁的周圈，由于金属锅壁传热快蒸汽上来的也快，因此在靠近锅壁的周圈部位上甑时，要形成一定高度的斜坡，以确保蒸汽不会先于其它位置沿着锅壁漏出。另外，不压气、不塌气是为了使甑层的各部分受热均匀，进而使得蒸锅里的所有的甑均匀出酒，否则会降低产量；不漏气是为了在上甑过程中不把甑中含有的酒份过早的蒸出、以免因无法收集而造成浪费，减少蒸酒过程中酒的损耗(上甑结束前酒的蒸汽不方便收集)。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有人工上甑劳动强度大、效率低、且受工人劳动熟练程度的影响；而行业中部分工厂使用的传送带抛撒上甑，由于受传送带抛撒上甑的粗狂性、单一性和操作灵活性差的影响。该种上甑方法仅仅是提高了上甑速度、降低了劳动强度，却很难模仿人工上甑复杂动作特点，因此不但做不到均匀上甑，更难以在靠近锅壁的周圈部位形成一定高度的斜坡，故很难满足传统上甑工艺的要求；现有传送带抛撒上甑技术，在上甑过程中主要存在如下不足：一、因操作灵活性差，很难做到均匀上甑使得蒸锅里的甑料受热不均，降低出酒率；二、由于动作的单一性很难实现在锅壁周圈形成一层斜坡上甑要求，进而不能有效的控制锅壁周圈蒸汽的冒出，靠近锅壁的甑料中含有的酒份会过早的蒸出，造成蒸酒过程中酒的损耗。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种全自动上甑系统。

本发明是这样实现的，一种全自动上甑系统，所述全自动上甑系统设置有4只挂杆；所述挂杆的一端分别固定在2根导轨的两端，另一端分别固定在房顶上，从而将2根导轨平行且等高度的悬挂于蒸锅的正上方；料斗通过位于料斗上端左右两侧设置的4只滚动轮及2根滚动轴悬挂于导轨上，右边的滚动轴上设置有滚动轮驱动电机，驱动电机可带动滚动轮和料斗及悬挂在滚动轮和料斗以下的机构沿着导轨左右移动；

轴承座一的外圈通过连接筋固定在料斗的上端口，轴承座二的外圈通过连接筋固定在料筒的上端口；料斗的下部还安装有自动称量装置；螺旋式输送机的料筒的上部与料斗的下端口对接；料筒的下部焊接有连接套；连接套的下端连接有伸缩料筒，伸缩料筒的下部固定有套筒；

楔形送料筒通过套筒前后两侧设置的旋转轴挂在套筒的下端；螺旋式输送机的主轴的上端通过联轴器连接电机一；主轴的下半部焊接有螺旋带，主轴的上部通过轴承一和轴承二固定在料筒的中心轴线上；轴承一和轴承二分别固定在轴承座一和轴承座二上；轴承座一和轴承座二分别通过连接筋与料斗的上端口和料筒的上端口连接；

主轴在电机一的驱动下可带着螺旋带绕着料筒的中心线旋转，从而通过电机一的启、停实现送料和停止送料的动作；

气缸的两端分别通过固定座一和固定座二焊接在料筒的上端和套筒的上端，气缸的伸缩用于带动伸缩料筒及气缸以下部分在料筒的铅直方向上下移动；

卷扬电机通过固定套固定在连接套上，卷扬电机的主轴通过联轴器与卷扬筒相连；滑轮支架一端安装有滑轮，另一端焊接在套筒上；

楔形送料筒的楔形面的右下角的两侧分别焊接有挂鼻；尼龙绳的分叉分别系在挂鼻上，合并后通过滑轮后再固定在卷扬筒上。

蒸锅的上部外檐上镶有一圈齿圈，蒸锅的锅底的中心焊有转轴，转轴与推力轴承和轴承三装配；推力轴承和轴承三固定在轴承座上，轴承座固定在混凝土基础上；

电机二的主轴与变速器连接，变速器通过联轴器与齿轮连接；电机二通过其底座固定在蒸锅右侧的混凝土基础上；

进一步，料筒的内直径是蒸锅平均直径的或根据实际进行调整。

进一步，所述挂杆为4只；所述导轨为2根；所述滚动轮为4只；滚动轴为2根。

进一步，旋转轴和楔形送料筒的轴和孔上分别镶嵌有尼龙套。

进一步，轴承一和轴承二的中心轴线与料筒的中心轴线重合；所述挂鼻为2只。

进一步，所述气缸为2只，且在料筒的前后或左右对称设置。

本发明另一目的在于提供一种料筒在不同位置的布料时间的设计方法，包括：

首先假设：料筒的内直径为d，蒸锅平均直径为6d；

其次，当甑料、螺旋式输送机的螺旋带的转速一定时，进行t1的确定、t2的确定、t3的确定、t4的确定、t5的确定、t6的确定、t7的确定。

进一步，t1的确定：

当在粗实线圆一的正上方布料时，从开始布料就记录下时间，当认为布料厚度达到工艺要求或熟练的上甑工认为可以时，该落料时间间隔即为：t1，其对应的布料面积为：然后依据不同位置布料时对应的布料面积确定其它位置的布料时间；

t2的确定：

粗实线圆二的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即t2＝3t1；

t3的确定：

粗实线圆三的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：t3＝5t1。

进一步，t4的确定：

细点画线圆三的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：

t5的确定：

粗破折线圆一的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：t5＝2t1。

进一步，t6的确定：

粗破折线圆二的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：t6＝4t1；

t7的确定：

即当甑料沿着楔形送料筒滑向锅壁时开始计时，当甑料在锅壁的周圈形成的斜坡达到工艺要求或熟练的上甑工认为可以时，该时间段即为t7。

本发明的优点及积极效果为：

现有技术人工上甑、传送带抛撒上甑和本发明的自动上甑系统的优缺点如表1所示。

表1人工上甑、传送带抛撒上甑和本发明的自动上甑的优缺点

本发明解决了现有人工上甑劳动强度大、效率低、且受工人劳动熟练程度的影响；而行业中部分工厂使用的传送带抛撒上甑，由于受传送带抛撒上甑的粗狂性、动作单一性和操作灵活性差的影响。该种上甑方法仅仅是提高了上甑速度、降低了劳动强度，却很难模仿人工上甑动作的复杂性特点，因此不但做不到均匀上甑，更不能在靠近锅壁的周圈部位形成一定高度的斜坡，故很难满足蒸酒工艺的要求；现有传送带抛撒上甑技术，在上甑过程中主要存在如下不足：一、因操作灵活性差，很难做到均匀上甑使得蒸锅里的甑料受热不均，降低出酒率；二、由于动作的单一性很难实现在锅壁周圈形成一层斜坡的上甑要求，进而不能有效的控制锅壁周圈蒸汽的冒出，靠近锅壁的甑料中含有的酒份会过早的蒸出，造成蒸酒过程中酒的损耗。

附图说明

图1是本发明实施例提供的全自动上甑系统示意图；

图2是本发明实施例提供的楔形送料桶落料形成斜坡时的示意图；

图3是本发明实施例提供的蒸锅布料位置示意图。

图中：1、电机一；2、主轴；3、轴承一；4、轴承座一；5、料斗；6、滚动轮；7、导轨；8、挂杆；9、轴承二；10、轴承座二；11、固定座一；12、螺旋带；13、料筒；14、气缸；15、连接套；16、固定套；17、伸缩料筒；18、旋转轴；19、套筒；20、固定座二；21、楔形送料筒；22、挂鼻；23、甑料层；24、斜坡；25、蒸锅；26、齿圈；27、转轴；28、推力轴承；29、轴承三；30、电机二；31、变速器；32、联轴器；33、齿轮；34、滑轮；35、滑轮支架；36、尼龙绳；37、卷扬电机；38、卷扬筒；39、虚实线箭头；40、蒸锅横向轴线；41、蒸锅内圆；42、细点画线圆一；43、粗点画线圆一；44、细点画线圆二；45、粗点画线圆二；46、细点画线圆三；47、蒸锅中轴线；48、粗实线圆一；49、粗破折线圆一；50、粗实线圆二；51、粗破折线圆二；52、粗实线圆三。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。

如图1-3所示，本发明提供的一种全自动上甑系统，包括：电机一1，主轴2，轴承一3，轴承座一4，料斗5，滚动轮6，导轨7，挂杆8，轴承二9，轴承座二10，固定座一11，螺旋带12，料筒13，气缸14，连接套15，固定套16，.伸缩料筒17，旋转轴18，套筒19，固定座二20，楔形送料筒21，挂鼻22，甑料层23，斜坡24，蒸锅25，齿圈26，转轴27，推力轴承28，轴承三29，电机二30，变速器31，联轴器32，齿轮33，滑轮34，滑轮支架35，尼龙绳36，卷扬电机37，卷扬筒38，虚实线箭头39，蒸锅横向轴线40，蒸锅内圆41，细点画线圆一42，粗点画线圆一43，细点画线圆二44，粗点画线圆二45，细点画线圆三46，蒸锅中轴线47，粗实线圆一48，粗破折线圆一49，粗实线圆二50，粗破折线圆二51，粗实线圆三52。

4只挂杆8的一端分别固定在2根导轨7的两端，另一端分别铅直固定在房顶上，从而将2根导轨7平行且等高度的悬挂于蒸锅25的正上方的适当高度；料斗5通过其上端左右两侧设置的4只滚动轮6及2根滚动轴(图中没有标出)悬挂于导轨上，其中右边的滚动轴上设置有滚动轮驱动电机(图中没有标出)，驱动电机可以带动滚动轮6和料斗5及悬挂在其以下的机构沿着导轨7左右移动；轴承座一4的外圈通过连接筋(图中没有标出)固定在料斗5的上端口，轴承座二10的外圈通过连接筋(图中没有标出)固定在料筒13的上端口，此外料斗5的下部还安装有自动称量装置(图中没有标出)；螺旋式输送机的料筒13的上部与料斗5的下端口对接，料筒13的下部焊接有连接套15，连接套15的下端连接有伸缩料筒17，伸缩料筒17的下部固定有套筒19，楔形送料筒21通过套筒19前后两侧设置的旋转轴18挂在套筒19的下端(旋转轴和楔形送料筒的轴和孔上分别镶嵌有尼龙套)；螺旋式输送机的主轴2的上端通过联轴器(图中没有标出)连接电机一1，主轴2的下半部焊接有螺旋带12，主轴2的上部通过轴承一3和轴承二9固定在料筒13的中心轴线上，而轴承一3和轴承二9分别固定在轴承座一4和轴承座二10上，然后轴承座一4和轴承座二10分别通过连接筋与料斗5的上端口和料筒13的上端口连接(但要保证轴承一和轴承二的中心轴线与料筒的中心轴线重合)；主轴2在电机一1的驱动下可以带着螺旋带12绕着料筒13的中心线旋转，从而通过电机一1的启、停实现送料和停止送料的动作。此外，螺旋式输送机除通过改变电机转速可调节下料量外，当驱动电机一1断电后，螺旋式输送机还可以保证物料暂时存放在料斗5和料筒13的内部，起到物料阀门的作用，即停止送料的作用；气缸14的两端分别通过固定座一11和固定座二20焊接在料筒13的上端和套筒19的上端，气缸14的伸缩可以带动伸缩料筒17及其以下部分在料筒13的轴向方向上下移动，从而可根据甑锅25中物料的高低调节落料口的高低，以便减少酒的挥发(图中仅画出了1只气缸，实际上是2只气缸对称分布于料筒的两侧)；卷扬电机37通过固定套16固定在连接套15上，卷扬电机37的主轴通过联轴器(图中没有标出)与卷扬筒38相连，滑轮支架35一端安装有滑轮34，另一端焊接在套筒19上，楔形送料筒21的楔形面的右下角的两侧分别焊接1只挂鼻22，尼龙绳36的两个y型分叉分别系在2只挂鼻22上，合并后通过滑轮34后再固定在卷扬筒38上，开动卷扬电机37带动卷扬筒38转动，转动卷扬筒38使得尼龙绳36卷绕或伸展，进而可以调节楔形送料筒21的角度来实现落料角度的调整，即当尼龙绳36处于最大伸展状态时楔形送料筒21的状态如图1所示，这时甑料会自由下落；而当尼龙绳36卷绕时，楔形送料筒21就会沿着旋转轴18逆时针转动，从而可以实现楔形送料筒(21)的轴线(图中没有标出)与蒸锅(25)的锅壁形成需要的角度(如图2所示)，该角度的形成可以使沿着楔形送料筒(21)滑落的甑料在惯性力的作用下沿着虚实线箭头39冲向锅壁，然后沿着锅壁自由下滑，从而在锅壁周圈附近形成一圈斜坡形的甑料层(当蒸锅处于旋转状态时)。

此外，蒸锅25的上部外檐上镶有一圈齿圈26，蒸锅25的锅底的中心焊有转轴27，转轴27与推力轴承28和轴承三29装配，推力轴承28和轴承三29固定在轴承座上(图中没有标出)，而轴承座又固定在混凝土基础上；电机二30的主轴与变速器31连接，变速器31通过联轴器32与齿轮33连接，而电机二30通过其底座固定在蒸锅23右侧的混凝土基础上。当电机二30通电时就会带动变速器31、联轴器32和齿轮33转动，齿轮33又会通过齿圈26带动着蒸锅25绕着转轴27以一定的角速度转动。此外，本发明的料筒13的内直径是蒸锅平均直径的(该比例可根据实际情况调整)。

下面结合工作过程对本发明作进一步描述。

本发明的全自动上甑系统开始工作时，中心控制器首先指示螺旋式输送机(图中没有标出)将甑料输送到料斗5，当设置在料斗下方的称重装置所称重量大于某一设定值m时(该m值为：料斗重量+满斗甑料的重量)，称重装置将信号传输到中心控制器，中心控制器再指示螺旋式输送机停止送料；其次，中心控制器再指示滚轮驱动电机启动，带动滚动轮6、料斗5及悬挂在其以下的设备移动到蒸锅的中心偏右的位置，即料筒13移动到如图3所示的粗实线圆一48的正上方，也就是料筒13的中心轴线与蒸锅横向轴线40和细点画线圆三46的右侧交点重合；同时中心控制器指示电机一1、电机二30启动并带动螺旋带12和蒸锅25转动，这时甑料就会从料斗5的底部通过轴承座二10与料筒13之间的连接筋形成的空隙落入料筒13的上部，然后甑料在螺旋带12的推动下逐步下移，并通过伸缩料筒17、套筒19及楔形送料筒21均匀自由落入蒸锅的如图3所示的粗点画线圆二45所围成的圆圈内(因为落料的同时蒸锅也在旋转)；经过一定时间t1后(t1的长短的确定方法下面会详细说明)，中心控制器指示电机一1停止转动(即甑料停止下落)；

同时指示滚轮驱动电机启动将料筒13移动到如图3所示的粗实线圆二50的正上方，即料筒13的中心轴线与蒸锅横向轴线40和细点画线圆二44的右侧交点重合，再指示启动电机一1，这时甑料就会再次均匀自由落入蒸锅的如图3所示的粗点画线圆二45和粗点画线圆一43之间的范围内；经过一定时间t2后(t2的长短的确定方法下面会详细说明)，中心控制器指示电机一1停止转动(即甑料停止下落)；

同时指示滚动轮驱动电机启动将料筒13移动到如图3所示的粗实线圆三52的正上方，即料筒13的中心轴线与蒸锅横向轴线40和细点画线圆一42的右侧交点重合，再指示启动电机一1，这时甑料就会再次均匀自由落入蒸锅的如图3所示的粗点画线圆一43和蒸锅内圆41之间的范围内；经过一定时间t3后(t3的长短的确定方法下面会详细说明)，中心控制器指示电机一1停止转动(即甑料停止下落)；

同时指示滚动轮驱动电机启动将料筒13移动到如图3所示的细点画线圆三46的正上方，即料筒13的中心轴线与蒸锅中心轴线重合，再指示启动电机一1，这时甑料就会再次均匀自由落入蒸锅的如图3所示的细点画线圆三46以内的范围内；经过一定时间t4后(t4的长短的确定方法下面会详细说明)，中心控制器指示电机一1停止转动(即甑料停止下落)；

同时指示滚轮驱动电机启动将料筒13移动到如图3所示的粗破折线圆一49的正上方，即料筒13的中心轴线与蒸锅横向轴线40和粗点画线圆二45的右侧交点重合，再指示启动电机一1，这时甑料就会再次均匀自由落入蒸锅的如图3所示的细点画线圆二44和细点画线圆三46之间的范围内；经过一定时间t5后(t5的长短的确定方法下面会详细说明)，中心控制器指示电机一1停止转动(即甑料停止下落)；

同时指示滚动轮驱动电机启动将料筒13移动到如图3所示的粗破折线圆二51的正上方，即料筒13的中心轴线与蒸锅横向轴线40和粗点画线圆一43的右侧交点重合，再指示启动电机一1，这时甑料就会再次均匀自由落入蒸锅的如图3所示的细点画线圆一42和细点画线圆二44之间的范围内；经过一定时间t6后(t6的长短的确定方法下面会详细说明)，中心控制器指示电机一1停止转动(即甑料停止下落)；

同时指示卷扬电机37逆时针转动，将尼龙绳36缠卷到卷扬筒38上，这时楔形送料筒21会在尼龙绳(36)的拉动下逆时针转动，当转动到如图2所示的状态时，中心控制器指示卷扬电机37停止转动，然后再指示启动电机一1，这时甑料就会从料斗5的底部通过轴承座二10与料筒13之间的连接筋形成的空隙落入料筒13的上部，然后甑料在螺旋带12的推动下逐步下移，并通过伸缩料筒17、套筒19自由铅直落向处于倾斜状态的楔形送料筒21，然后甑料在楔形送料筒21的强制下由自由铅直下落改变为沿着楔形送料筒21向着斜下方滑动着通过楔形送料筒21；然后在惯性力的作用下继续按照图3所示虚实线箭头39的方向冲向蒸锅25的内壁，再顺着蒸锅25的锅壁下滑到已有甑料的上方，并随着甑锅25的转动和落料的连续进行，甑料会贴着锅壁周圈逐渐堆积成一圈斜坡24。经过一定时间t7后，当观测到斜坡达到要求的高度后，中心控制器指示电机一1停止转动(即甑料停止下落)，同时指示滚轮驱动电机启动将料筒13移动到如图3所示的粗实线圆一48的正上方，也就是料筒13的中心轴线与蒸锅横向轴线40和细点画线圆三46的右侧交点重合的同时中心控制器指示卷扬电机37顺时针转动，将尼龙绳36逐渐从卷扬筒38上伸展开，这时楔形送料筒21会因尼龙绳36的伸展而顺时针转动，当尼龙绳全部伸展开后，楔形送料筒21转动到如图1所示的位置，中心控制器指示卷扬电机37停止转动；

这样就完成了一层的布料，下面只要多次重复以上动作就会完成蒸锅的全部布料过程(经过以上布料，如果发现蒸锅的中间区域布料的厚度的均匀程度还达不到要求的话，可以通过适当调整布料位置来实现蒸锅的中间区域的布料厚度均匀)。

此外，在布料的过程中如果设置在料斗下方的称重装置所称重量小于某一设定值m时(m>m，m值略大于料斗的重量)，中心控制器就会指示启动螺旋式输送机(图中没有标出)将甑料输送到料斗5，当设置在料斗下方的称重装置所称重量大于某一设定值m时，称重装置将信号传输到中心控制器，中心控制器再次指示螺旋式输送机停止送料；当设置在蒸锅25上面及落料口的下面的超声波物位仪检查到落料口与甑料层23的距离小于200mm时，中心控制器指示启动气泵，在气泵的作用下，气缸14带动套筒及楔形送料筒、伸缩料筒向上收缩300mm后停止气泵。

之所以在每层布料时，把料筒13在蒸锅横向轴线上的布料位置交错布置，是为了弥补不同落料区域落料多少不一致的缺点。圆形料筒13在蒸锅25旋转过程中，虽然料筒13均匀落料，但在落料范围内的不同部位其落料多少并一致(细点画线圆三46上布料除外)，下面举例说明。例如当料筒13处于粗实线圆二50的正上方布料时，虽然单独从料筒13的直下方的小范围看(假设蒸锅静止不动，而实际上是在以一定的角速度不停的旋转中)，料筒的落料是均匀的，但如果同时考虑落料时蒸锅以一定的角速度旋转时，就可以发现：细点画线圆二44的外侧的落料区域内随着离细点画线圆二44越远其料筒单位落料面积所对的落料区域越来越大，其结果就是经一定时间布料结束后，离细点画线圆二44越远的区域其料层厚度越薄，交错位置布料后就可以有效弥补以上缺点，达到蒸锅的中间区域的每层布料基本均匀的效果。

本发明实施例提供一种对料筒在不同位置的布料时间的设计方法，包括：

首先假设：料筒13的内直径为d，蒸锅平均直径为6d(因为本发明的料筒的内直径是蒸锅平均直径的)。

其次，当甑料、螺旋式输送机的螺旋带12的转速一定时，即单位时间内落料量一定时：

t1的确定：

t1要根据有经验的师傅来确定，即当在粗实线圆一48的正上方布料时，从开始布料就记录下时间，当熟练的上甑工认为布料厚度达到要求时停止布料，该落料时间间隔即为：t1(以后不同蒸锅的布料皆以该时间为准)，其对应的布料面积为：然后依据不同位置布料时对应的布料面积确定其它位置的布料时间；

t2的确定：

粗实线圆二50的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即t2＝3t1；

t3的确定：

粗实线圆三52的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：t3＝5t1；

t4的确定：

细点画线圆三46的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：

t5的确定：

粗破折线圆一49的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：t5＝2t1；

t6的确定：

粗破折线圆二51的正上方布料时对应的布料面积为：

布料时间：

即：t6＝4t1；

t7的确定：

t7要根据有经验的师傅来确定，即当甑料沿着楔形送料筒21滑向锅壁时开始计时，当甑料在锅壁的周圈形成的斜坡24达到工艺要求时或熟练的上甑工认为可以时，该时间段即为t7(以后不同蒸锅的布料皆以该时间为准)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。