专利名称：高精度计量和/或添加的设备——其特别用于粒状物料的制作方法
技术领域：
本发明涉及物料的高精度计量和添加方法，尤其适于粒状物料。
背景技术：
在塑胶物料加工或处理工业中，向给定混合物添加少量或微量一种或多种特定添加剂，如干燥剂、起泡剂、润滑剂以及类似物的需求渐感增加，这种混合物也称为配料，这种配料已备好并且必然要进行加工或者处理。
在处理过程中，要加工或处理的塑胶粒状物料混合物每小时的产量相对低，结果，在处理过程前要添加到混合物中的添加物的百分比很小(如果不是忽略不计)。
因此，需要计量和/或添加装置，其除了供给要添加的少量或微量物料，还提供随着时间变化而称量得到的添加物的量的一致性。
已在现有技术中提到的重量分析计量装置的使用适合于(通常由控制键盘设定)计量粒状物料的期望的重量。重量分析计量装置适合于计量例如约每20秒粒状物料的500g投料量或者装料量。
另一方面，测定容积的计量装置是用来(来补助重量分析计量系统)计量少量或微量的比如由附图的图1到图4所示结构的粒状添加物，附图在两个操作位置上展示测定容积的计量装置。
图1和2是两个纵轴向的截面图，以及图2和4是分别沿图1中的线II-II和图3中的线IV-IV的剖面图。
所示的测定容积的计量装置备有一个输送管或管T，其中装配有由转子M驱动的计量螺杆或蜗杆V，其具有从输送管或管T排出颗粒的功能。被计量螺杆或者蜗杆V排出的颗粒落到用来称量已经分配的一批颗粒的称上，一旦达到设定的重量，就发送一个控制信号来终止螺杆V的旋转。
这种测定容积的计量系统由两个主要缺陷限制。第一，收到停止信号后，转子M不能以正规的方式停止，而是由例如加在蜗杆V上的负载的差异影响，负载的差异归因于许多原因例如颗粒的不同粒度，料斗上的负载水平，橡胶物料的类型，或类似的原因。第二，将图1和图2比较，很显然，蜗杆V在启动位置和停止位置的姿势不同导致卸载的物料数量相应的变化，在最坏的情形下，这种变化相应于等于蜗杆半个螺距的容量。此外，如果蜗杆V停止在如图1所示的位置，它将成为阻止最后的最上面的颗粒降落的障碍。
这些不精确导致将达到50％的称重误差，这样测定容积的计量装置不适合确保在最后的结果中固定不变的量。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种新的可重复的并且随着时间恒定不变的计量和/或添加方法，甚至可以计量极少量粒状物料。本发明的另一个目的是提供一种高精度计量装置适合于提供可复现的不随时间而改变的计量操作。
本发明的进一步的目的是提供一种计量装置，其可以和任何合适类型的低精度计量装置一起使用(或者体积测定装置，或者重量分析装置)。
根据本发明的第一个方面，提供一种准确计量和/或添加粒状物料的方法，包括—提供一马达驱动分配元件，其安装用来围绕一摆动轴旋转或者部分交替旋转，并且有一个大体呈肘状、相对于所述摆动轴横向延伸的直通管，所述直通管的一端与粒状物料的供料源相连，而它的另一端总是装有粒状物料；—经过相应于要分配颗粒的特定量的多次循环，使所述分配元件以脉冲形式交替旋转或者摆动，将颗粒排出它的另一端，并且—一旦分配-排出的颗粒达到预定重量的阈值，就停止所述分配元件的任何摆动。
优选地，所述分配元件的摆动角度是所述直通管的内空的函数，其范围为10-90度。
根据本发明的另一方面，提供一种粒状物料的高精度计量装置，其包括至少一个分配元件、驱动装置和程序控制单元，驱动装置用来控制所述分配元件，程序控制单元适于控制所述驱动装置以及在由分配元件分配的颗粒达到预定量时停止所述驱动装置，其特征在于—所述的分配元件，或者每个分配元件，围绕摆动轴旋转或者部分旋转，并且具有基本上呈肘状、相对于所述旋转轴横向延伸的管道，由此该管道具有一基本垂直的第一管部——所述第一管部在使用中永远装填粒状物料，和一所述第二管部——所述第二管部相对于所述第一管部横向地伸展并与之相连通，从而总是装有粒状物料，所述粒状物料由于所述分配元件的角度结构，在空闲状态与所述第一管部保持在一起，管道以及—所述驱动装置设计成在受控时使所述分配元件围绕所述摆动轴转动或旋转，从而每当所述分配元件摆动或部分转动，就会导致颗粒物料从所述分配元件的第二管部排出。
本发明进一步的特征和优点将在随后对一些当前优选实施例的具体描述中更为清楚，这些实施例仅以指示而非限定的与附图相关例子的形式给出，其中图5是根据本发明的计量装置的正视图；图6是图5所示的计量装置的局部剖开的顶面平视图；图7是图5所示的计量装置的局部剖开的底面平视图；图8、9和10是形成于分配元件中的肘状管道的变型的截面图；以及图11是根据本发明的计量装置的操作图。
具体实施例方式
关于上面所列的图，很清楚地看到，通常标为1的根据本发明的粒状物料高精度计量装置包括一个分配元件、驱动装置、感应装置4和程序控制单元，分配元件设计为大体呈圆柱形的转子2，优选地由一种轻的材料例如尼龙或者其它合适的塑胶材料制成，优选地覆盖例如由铝或另外的轻合金制成的金属护套2a；用来控制分配元件的驱动装置优选地包括线性传动机构3，例如，流体(例如压缩空气)操作汽缸和具有适于快速移动的相对小直径的活塞组件，用于计量由转子2输送的颗粒量的感应装置4，比如包括任何合适类型的电子称(在此不描述，因为它为本领域技术人员所公知)，以及程序控制单元例如PLC或电子卡片5，用于控制线性传动机构3以及当由转子2输送的颗粒到了预定的量就停止传动机构3。
更特别地，分配元件或者转子2，以例如由不锈钢制成的支撑框架6支撑，其安装以绕旋转的水平轴旋转或偏心旋转，比如在两个由硬钢制成的销7、8上，销7、8相对设置，并彼此沿轴向对准，使得转子2被双重的定位在中间(图7)。
转子2整体旋转，在它的一个侧面有一个与它同轴的齿轮9，齿轮9与可移动的齿条10啮合，依次由流体操作组件3控制。齿条10优选地由合适的耐磨损、优选地防摩擦的塑胶材料制成，更好的是采用尼龙，来防止卡住以及在操作期间限制噪声。
上述结构，可以拆掉转子2以及它的齿轮传动组件10，用带有不同内尺寸的管子或开口11的另一个转子2容易地替换它，这样根据本发明的计量装置可以用于大范围的材料和颗粒尺寸、或者粒度。出于此目的，完成以下操作就足够了拆掉一个可拆卸的应用于框架6的减阻盘，拆掉安装好的转子，用另一个具有一个不同的活塞位移和/或规格的转子通过以相反的顺序执行同样的操作来实现。
直通管或孔11形成于转子2中，基本上呈肘状并且横穿过旋转轴延伸，这样具有基本垂直的第一管部11a和横过管部11a并与之相连的第二管部11b，第一管部11a在使用中永远装满粒状物料，第二管部11b由于它的角度朝向管部11a，在空闲状态总是装有粒状物料。管部11a与粒状物料供料源相连，典型地为置于转子2上，优选地由支撑架6支撑的料斗12，这样它的低排出口直接与管11的管部11a相连。
优选地，管部11a有比如截头圆锥体形的结构，这样，它的内空(innerlight)向管部11b方向逐渐变细，而管部11b有统一的、比如圆柱形的内空。
由致动装置3驱动的有锯齿的齿轮的齿条组件9、10使转子2旋转或摆动，角度范围为10到90度，优选地为40-60度。每个角度变换或摆动，转子释放一定量的颗粒，这些颗粒从管部11b落下聚集到位于下面的电子称4，电子称4计量颗粒的重量，一旦达到通过键盘13在控制单元5中预设的阈值，就通过控制单元5产生一个控制信号，使比如开-关电子阀14接通，电子阀14优选地通过一对连接器14a或者其它适合的方式控制单元5相连以控制驱动组件3。
计量装置适合于仅40毫秒完成旋转或摆动的循环，即从一个方向到另一相反方向的偏心旋转。
在典型应用中，上述计量装置1可以用作辅助精度单元，适于装进每个重量分析计量设备的计量站，例如2003年3月28日申请的与本发明同名的申请号为03108369.2的中国专利申请中披露和说明的重量分析计量装置，其中开-关电子阀14可以装在每个计量站的料斗上。
在这种情况下，控制单元5可以由重量分析计量装置提供，每一个循环可按以下设定1排出时间(顺时针旋转)2排出暂停时间3返回位置(反时针旋转)执行的循环数取决于达到粒状物料的某个重量或所希望的数量的设定值，其总是表示为每个循环等于或高于0.1g的很小数量的倍数。以这种方式，实现平均值计量(由一系列好的计量操作得到)，这样计量误差可以保持如此小的水平，以至于对所有的实际目的(例如在工业上塑料的处理或加工中)可以忽略不计，在任何情形下，根据本发明的计量装置比在塑料加工领域当前采用的最好的工业计量装置精度高40到50倍。
上述的发明容易在权利要求限定的范围内有多种改进和变型。
这样，例如，如图8到图10所示，管部11a和11b之间的角度，以及管部11a的结构可以根据特定的与应用相关的需要而改变。如图10所示，管部11a在圆锥形的端部与管部11b之间也有一个具有圆柱形空间(light)的部位。
此外，上述的计量装置设计成与一个或多个同类型的计量装置组装在一起，形成全面的多计量装置，用于计量类型数与计量装置数目一样多的少量粒状物料。
权利要求
1.一种精确计量和/或添加粒状物料的方法，包括提供一种由马达驱动的分配元件，所述分配元件安装成绕一摆动轴旋转或部分交替旋转，并且所述分配元件具有大体上呈肘状、相对于所述摆动轴横向延伸的管道，所述管道的一端与粒状物料供料源相连，而它的另一端总是装有粒状物料，使所述分配元件以脉冲方式旋转或摆动来通过相应于要分配颗粒的特定数量的多次循环将颗粒排出所述另一端，以及一旦排出一分配的颗粒达到预定的重量阈值，就停止所述分配元件的任何摆动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括检测所述分配元件分配和排出的颗粒的重量的步骤。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分配元件的振动摆动角度是所述运输管道的内空间空尺寸的函数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分配元件的旋转角度范围为10到90度。
5.一种适用于粒状物料的高精度计量设备，包括至少一个分配元件、驱动装置、一程序控制单元，所述驱动装置控制所述分配元件，所述程序控制单元适于控制所述驱动装置，并且当所述分配元件分配的颗粒达到预定量时停止所述驱动装置，其特征在于所述分配元件或每个分配元件(2)，围绕摆动轴旋转或部分旋转，并且其具有大体上呈肘状、相对于所述摆动轴横向延伸的管道(11)，由此该管道(11)具有一基本垂直的第一管部(11a)——所述第一管部(11a)在使用中永远装填粒状物料，和一所述第二管部(11b)——所述第二管部相对于所述第一管部(11a)横向地伸展并与之相连通，从而总是装有粒状物料，所述粒状物料由于所述分配元件的角度结构，在空闲状态与所述第一管部保持在一起；并且，由于所述驱动装置(3)设计成在受控时使所述分配元件围绕所述摆动轴转动或旋转，从而每当所述分配元件摆动或部分转动，就会导致颗粒物料从所述分配元件(2)的第二管部(11b)排出。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述分配元件(2)为大体上圆柱形的马达转子。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述分配元件(2)由轻材料制成。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述分配元件(2)覆盖有金属护套(2a)。
9.如权利要求6到8中任一项所述的设备，其特征在于所述第一管部(11a)具有向所述第二管部(11b)逐渐变细的内空间。
10.如权利要求6到9中任一项所述的设备，其特征在于，它包括一对支撑凸缘或销(7、8)，它们彼此相对设置并沿轴向对准，用于旋转地支撑所述分配元件(2)。
11.如权利要求5到10中任一项所述的设备，其特征在于，所述驱动装置(3)包括一线性致动装置。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所近线性致动装置(3)包括一流体操作汽缸和活塞组件。
13.如权利要求5到12中任一项所述的设备，其特征在于，所述驱动装置包括由所述控制单元控制的一开-关电子阀(14)。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述开-关电子阀(14)靠近所述粒状物料源(12)。
15.如权利要求13或14所述的设备，其特征在于，所述开-关电子阀(14)通过至少一个连接装置(14a)与所述控制单元(5)相连。
16.如权利要求5到15中任一项所述的设备，其特征在于，它包括介于所述驱动装置(3)和所述分配元件(2)之间的运动传送组件。
17.如权利要求13到16中任一项所述的设备，其特征在于，所述驱动组件包括由所述线性传动装置致动装置控制的齿条(10)以及与所述马达转子(2)整体旋转并与所述齿条(10)啮合的齿轮(9)。
18.如权利要求5到17中任一项所述的设备，其特征在于，在使用中所述分配元件(2)以在10到90度范围内的角度回转旋转。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，它包括一可拆卸地并且可旋转地支撑所述分配元件(2)的支撑架(6)。
20.如权利要求5到18中任一项所述的设备，其特征在于，它包括用于检测由所述分配元件(2)分配的颗粒数量的感应装置。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述感应装置包括一电子秤(4)。
全文摘要
用于计量粒状物料的设备和方法，包括至少一个分配元件、驱动装置、感应装置、程序控制单元，驱动装置控制分配元件，感应装置用来通过分配元件检测排出的颗粒的量，程序控制单元适于控制所述控制装置并且当由分配元件分配的颗粒达到预定量时停止控制装置。每个分配元件(2)围绕摆动轴摆动或旋转，其具有大体上呈肘状、横过所述摆动轴延伸的管道(11)，由此该管道(11)具有基本垂直的第一管部(11a)以及横过第一管部(11a)并与之相连的第二管部(11b)，第一管部(11a)在使用中永远装满粒状物料，第二管部(11b)由于传输管的角度结构在空闲状态总是装有粒状物料。驱动装置设计成给予围绕所述摆动轴的摆动运动，从而每当所述分配元件摆动的时候，使颗粒物料从所述分配元件(2)的第二管部排出。
文档编号B65D90/58GK1510403SQ200310115698
公开日2004年7月7日 申请日期2003年10月16日 优先权日2002年10月16日
发明者雷纳托·莫雷托, 雷纳托 莫雷托 申请人:莫雷托塑料自动控制有限责任公司