一种自动配料装置和配料方法与流程

本发明涉及一种自动配料装置及配料方法，更具体的说是涉及一种能将液体原料和固粉原料定量配制，并能使液体和固粉实现充分混合的自动配料装置和配料方法。

背景技术：

现有的纺织工业在纺丝、织布、印染等加工工序中，需要使用不同的化学药剂作为纺织染整助剂，以改善纺织品质量，简化工艺过程，使得纺织品具有优异的性能。在面料的印染的前处理过程中，需要对面料进行水洗处理，而水洗处理需要添加还原剂和漂白剂等，最常用的是保险粉(连二亚硫酸钠)，保险粉有毒，对眼睛、呼吸道黏膜有刺激性，且保险粉遇水或吸收潮湿空气能发热并产生有毒气体，保险粉的添加量要根据面料的量来调节，现有印染行业多是通过人工进行添加保险粉，对添加量未能准确地定量，导致面料的水洗效果差，从而使面料的印染效果不够理想。保险粉人工添加过程中会出现大量粉尘，工作环境恶劣，工人劳动强度大，严重危害工人的身体健康。

在印染过程中各种助剂浓度的控制和染液成分的均匀性都会影响到印染产品的质量，对于液体助剂，可以通过计量泵直接添加；而对于像保险粉这样的固体助剂，它在固体状态下不分解，而将它变为水溶性溶液后，保险粉非常容易和水发生化学反应，导致保险粉浓度降低，造成保险粉浪费，增加印染成本。因此，为了避免浪费，经常以固体形式添加保险粉，以得到更好的水洗效果。

现有技术中保险粉的添加存在如下不足：1、保险粉容易吸收空气中的潮气而发生结块现象，在结块后，随着下方保险粉的出料，在储料桶中部会形成没有保险粉的空区，保险粉就不能从储料桶中下落到后续装置中；2、称量装置不能精确称量所需的保险粉，误差较大；3、保险粉在添加过程中，由于保险粉颗粒较小，容易向四周飞散，造成保险粉浪费，导致工作环境恶劣，严重危害工人的身体健康；4、在保险粉往混合装置中添加过程中，溶解速度较慢，在染液中存在保险粉固体颗粒，降低了保险粉的利用率，从而影响效印染果。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构合理，功能齐备，能将液体原料和固粉原料根据需要浓度进行定量配制，并能使液体和固粉实现均匀混合的自动配料装置和配料方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种自动配料装置，包括液体进料装置、固粉进料装置和混合装置，所述液体进料装置包括储液罐，所述储液罐上设置有液位计和出液口，所述出液口连接有出液管道，所述出液管道上设置有流量控制计和增压泵；所述固粉进料装置包括储粉桶和称量装置，所述储粉桶下端的宽度比上端要小，所述储粉桶中设置有第一搅拌器，所述储粉桶上设置有步进电机，所述第一搅拌器和步进电机的输出端相连，所述储粉桶的底端设置有出料口，所述出料口连接有出料管道，所述出料管道上设置有第一电动阀，所述出料管道的下端呈喇叭状；所述称量装置包括秤盘、称量斗和重量感应器，所述出料管道出口置于称量斗中，所述称量斗的斗颈贯穿秤盘，所述称量斗的斗颈上设置有第二电动阀；所述混合装置包括喷管、进料漏斗、混合仓、加速管、分散室、混合器和混合液储罐，所述出液管道和喷管一端相连接，所述喷管另一端伸入到混合仓前端中，所述称量斗的斗颈套装在进料漏斗内，所述进料漏斗和混合仓相连，所述进料漏斗和混合仓之间设置有第三电动阀，所述加速管前端和混合仓后端相连，所述加速管的周围小于混合仓的周围，所述加速管后端和分散室相连，所述分散室和混合器相连，所述混合器通过混合管和混合液储罐相连。

作为本发明的进一步改进，所述储粉桶下端比上端的宽度要小，所述第一搅拌器设置在储粉桶的下端，所述第一搅拌器包括第一转轴和第一搅拌叶，所述第一转轴的两端可旋转的设置在储粉桶的两侧，所述第一搅拌叶的一端固定在第一转轴上，所述第一搅拌叶围绕第一转轴呈环形分布，与第一转轴相对的另一端有弧度，所述第一搅拌叶和储粉桶四周的桶壁之间的空隙均为0.5-1cm之间，所述第一搅拌叶包括两种不同的第一叶片和第二叶片，第一叶片和第二叶片的弧度弯曲方向相反，第一叶片的弧度大于第二叶片的弧度，任意相邻第一叶片之间的夹角大于任意相邻第二叶片之间的夹角。

作为本发明的进一步改进，所述加速管尾部的内壁向里收拢，尾部的管径逐渐减小，出口处的管径最小。

作为本发明的进一步改进，所述分散室的内壁上设置有粉碎板和挡块，所述粉碎板和分散室的入口相对设置，所述挡块在分散室相对内壁上间隔设置。

作为本发明的进一步改进，所述混合器中设置有第二搅拌器，所述第二搅拌器包括第二转轴和第二搅拌叶，所述第二搅拌叶呈螺旋状缠绕在第二转轴上，所述第二搅拌叶上设置有导流孔，所述导流孔的边沿呈锯齿状。

作为本发明的进一步改进，所述混合管的内壁包括若干圆柱部分和凸起部分，所述凸起部分的管径中间小两端大，并且管径从上到下逐渐变化，所述圆柱部分和凸起部分交替排列，所述混合液储罐的侧端设置有进料口，所述混合管道沿混合液储罐罐壁的切线方向接入进料口。

基于上述自动配料装置的自动配料方法，包括以下步骤：

步骤一、自动配料装置采用PLC控制器控制增压泵、液位计、流量控制计、步进电机、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀和重量感应器的动作，预先在PLC中设定需要的固粉和液体的量；

步骤二、称量固粉，PLC控制器接收到开始称量的信息后，向第一电动阀、步进电机和重量感应器发送信息，第一电动阀、步进电机和重量感应器开启，步进电机带动第一搅拌器转动，固粉从储粉桶落入称量斗中，重量感应器将实时监测到的称量结果发送给PLC控制器，当称量结果和预设需要量之间的差额大于设定值时，步进电机逆时针转动，固粉更多地落入第一叶片之间，当称量结果和预设需要量之间的差额小于设定值时，步进电机顺时针转动，固粉更多地落入第二叶片之间，当称量结果和预设需要量之间的差额等于零时，第一电动阀和步进电机关闭；

步骤三、固粉下料，PLC控制器向第二电磁阀和第三电动阀发送信号，第二电动阀和第三电动阀打开，固粉从称量斗中经过进料漏斗下落到混合仓中，重量感应器实时将监测结果发送给PLC控制器，当监测结果小于预设值时，重量感应器、第二电动阀和第三电动阀关闭；

步骤四、固液混合，PLC控制器向液位计、流量控制计和增压泵发送信息，液位计、流量控制计和增压泵开启，液体从液体进料装置出来后进入混合装置，首先从喷管喷出并在混合仓和固粉汇合，然后依次经过加速管、分散室、混合器和混合管，最终流入混合液储罐，液位计将实时监测结果发送给PLC控制器，当监测结果小于预设值时，液位计、流量控制计和增压泵关闭。

本发明中配料装置包括液体进料装置、固粉进料装置和混合装置，所述液体进料装置通过液位计、流量控制计和增压泵来实现液体定量进料；所述固粉进料装置包括储粉桶和称量装置，所述储粉桶中设置有第一搅拌器，第一搅拌器可避免固粉因为结块现象而在储粉桶中架空，有助于固粉顺利落入称量装置，称量装置可实现固粉精确地定量进料，使固粉的添加量与其需求量保持一致；所述混合装置包括喷管、进料漏斗、混合仓、加速管、分散室、混合器和混合液储罐，将液体和固粉在混合仓中进行汇合，通过加速管时增加流速，在分散室中对固粉进一步粉碎，然后在混合器中快速混合，最终流入混合液储罐，各个部件相互密切配合，使固粉在液体中充分混合。本发明的配料方法中采用PLC控制器控制各个元件的动作，预先在PLC中设定各参数，按照称量固粉、固粉下料、固液混合的步骤进行配料，自动化程度高，执行标准统一，节省人力成本，能有效地提高产品的品质。

附图说明

图1为本发明中自动配料装置的结构示意图；

图2为本发明中储粉桶的结构示意图；

图3为本发明中混合器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1-3所示，本实施例的一种自动配料装置，包括液体进料装置、固粉进料装置和混合装置，液体进料装置包括储液罐1，储液罐1上设置有液位计1.1和出液口1.2，出液口1.2连接有出液管道1.3，出液管道1.3上设置有流量控制计1.4和增压泵1.5，通过液位计1.1、流量控制计1.4和增压泵1.5的相互配合来实现液体的定量进料；固粉进料装置包括储粉桶2和称量装置3，储粉桶2下端的宽度比上端要小，储粉桶2中设置有第一搅拌器2.1，储粉桶2上设置有步进电机2.2，第一搅拌器2.1和步进电机2.2的输出端相连，当需要固粉进料时，步进电机2.2带动第一搅拌器2.1在储粉桶2中转动，可避免固粉因为结块现象而在储粉桶2中架空，有助于固粉顺利落入称量装置，选用步进电机2.2能够通过设定电机的转动频率来控制固粉下落的速度，有利于实现更精确的称量，储粉桶2的底端设置有出料口2.3，出料口2.3连接有出料管道2.4，出料管道2.4上设置有第一电动阀2.5，出料管道2.4的下端呈喇叭状，方便固粉的顺利下落；称量装置3包括秤盘3.1、称量斗3.2和重量感应器3.3，出料管道2.4出口置于称量斗3.2中，防止微小固粉颗粒飞溅到装置外，影响车间环境，称量斗3.2的斗颈贯穿秤盘3.1，称量斗3.2的斗颈上设置有第二电动阀3.4；混合装置包括喷管4、进料漏斗5、混合仓6、加速管7、分散室8、混合器9和混合液储罐10，出液管道1.3和喷管4一端相连接，喷管4另一端伸入到混合仓6前端中，称量斗3.2的斗颈套装在进料漏斗5内，进料漏斗5和混合仓6相连，进料漏斗5和混合仓6之间设置有第三电动阀11，加速管7前端和混合仓6后端相连，加速管7的周围小于混合仓6的周围，加速管7后端和分散室8相连，液体从喷管4中喷出后，迅速和混合仓6中固粉汇合，会有大量固粉被液膜包裹，不能和液体充分混合，固液混合物离开混合仓6后，通过加速管7加速，高速进入分散室8，在分散室8中将被液膜包裹的固粉粉碎，分散室8和混合器9相连，固液混合物从分散室8出来后进入混合器9快速进行混合，混合器9通过混合管12和混合液储罐10相连，固液混合液可在混合管12中进一步的混合，混合装置中各个部分相互配合，使液体和固粉充分混合，提高了原料利用率，减少了浪费，从而节约了成本。

作为改进的一种具体实施方式，储粉桶(2)下端比上端的宽度要小，第一搅拌器2.1设置在储粉桶2的下端，第一搅拌器2.1包括第一转轴2.11和第一搅拌叶2.12，第一转轴2.11的两端可旋转的设置在储粉桶2的两侧，第一搅拌叶2.12的一端固定在第一转轴2.11上，第一搅拌叶2.12围绕第一转轴2.11呈环形分布，与第一转轴2.11相对的另一端有弧度，第一搅拌叶2.12和储粉桶2四周的桶壁之间的空隙均为1cm，第一搅拌叶2.12包括两种不同的第一叶片2.121和第二叶片2.122，第一叶片2.121和第二叶片2.122的弧度弯曲方向相反，第一叶片2.121的弧度大于第二叶片2.122的弧度，任意相邻第一叶片2.121之间的夹角大于任意相邻第二叶片2.122之间的夹角。这种设计有助于实现固粉的精确称量，第一搅拌叶2.12和储粉桶2四周的桶壁之间的空隙均为1cm，这么小的空隙固粉很难从储粉桶2上端大量下落到出料口2.3，当需要固粉进料时，步进电机2.2带动第一搅拌器2.1在储粉桶2中转动，因为第一搅拌叶2.12包括两种不同的第一叶片2.121和第二叶片2.122，第一叶片2.121和第二叶片2.122的弧度弯曲方向相反，当步进电机2.2逆时针转动时，转动幅度根据第一叶片2.121之间的夹角确定，第一叶片2.121有逆时针方向弯曲的弧度，第二叶片2.122有顺时针方向弯曲的弧度，固粉更多地落入第一叶片2.121之间，当步进电机2.2顺时针转动时，转动幅度根据第二叶片2.122之间的夹角确定，第二叶片2.122有顺时针方向弯曲的弧度，第一叶片2.121有逆时针方向弯曲的弧度，固粉更多地落入第二叶片2.122之间；

因为第一叶片2.121的弧度大于第二叶片2.122的弧度，任意相邻第一叶片2.121之间的夹角大于任意相邻第二叶片2.122之间的夹角，落入第一叶片2.121之间的固粉多于落入第二叶片2.122之间的固粉，所以可以通过控制步进电机2.2的转动方向来控制固粉下落的速度，从而精确的称量所需固粉的量。

作为改进的一种具体实施方式，加速管7尾部的内壁向里收拢，尾部的管径逐渐减小，出口处的管径最小。这种设计可以使加速效果更好，同时使得固液混合物从加速管7出来之后，流束更集中。

作为改进的一种具体实施方式，分散室8的内壁上设置有粉碎板8.1和挡块8.2，粉碎板8.1和分散室8的入口相对设置，所述挡块8.2在分散室相对内壁上间隔设置。粉碎板8.1选用机械强度较高的材料，固液混合物从加速管7出来之后，可高速冲击在粉碎板8.1上，一方面避免从加速管7冲出的混合物料对分散室8内壁造成强力冲击，长此以往对分散室8造成损伤，一方面增大对混合物料中固粉板结块的冲击，将固粉板结块粉碎，有助于固粉的进一步溶解；分散室相对内壁上间隔设置有挡块8.2，一方面可以使固液混合物的运动路线更复杂，有助于固液混合物的预混，一方面使固粉板结块和挡块8.2撞击过程中进一步粉碎。

作为改进的一种具体实施方式，混合器9中设置有第二搅拌器9.1，第二搅拌器9.1包括第二转轴9.11和第二搅拌叶9.12，第二搅拌叶9.12呈螺旋状缠绕在第二转轴9.11上，第二搅拌叶9.12上设置有导流孔9.13，导流孔9.13的边沿呈锯齿状。固粉和液体可在混合器9中自第二搅拌器9.1的搅拌下进行充分的混合，边沿呈锯齿状的导流孔9.13有助于击碎残留的被液膜包裹的固粉大颗粒。

作为改进的一种具体实施方式，混合管12的内壁包括若干圆柱部分12.1和凸起部分12.2，凸起部分12.2的管径中间小两端大，并且管径从上到下逐渐变化，圆柱部分12.1和凸起部分12.2交替排列；形状不平整的内壁使固液混合物的运动路线更复杂，混合效果更好，当固液混合物流经凸起部分12.2，因为凸起部分12.2的管径中间小两端大，固液混合物会经历一个加速流动的过程，所述圆柱部分12.1和凸起部分12.2交替排列，助剂混合液在向染料槽流动过程中经历多次加速和减速，能更充分的混合。混合液储罐10的侧端设置有进料口10.1，混合管道12沿混合液储罐10罐壁的切线方向接入进料口10.1；这种设计可以使混合液储罐10中形成旋转的液体流动，从而固液混合物在混合液储罐10中进一步混合。

基于上述自动配料装置的自动配料方法，包括以下步骤：

步骤一、自动配料装置采用PLC控制器控制增压泵1.5、液位计1.1、流量控制计1.4、步进电机2.2、第一电动阀2.5、第二电动阀3.4、第三电动阀11和重量感应器3.3的动作，预先在PLC中设定需要的固粉和液体的量以及其他需要设定的参数值；

步骤二、称量固粉，操作者可以通过触摸屏向PLC控制器发出命令，PLC控制器接收到开始称量的信息后，向第一电动阀2.5、步进电机2.2和重量感应器3.3发送信息，第一电动阀2.5、步进电机2.2和重量感应器3.3开启，步进电机2.2带动第一搅拌器2.1转动，固粉从储粉桶2落入称量斗3.2中，重量感应器3.3将实时监测到的称量结果发送给PLC控制器，当称量结果和预设需要量之间的差额大于设定值时，步进电机2.2逆时针转动，固粉更多地落入第一叶片2.121之间，当称量结果和预设需要量之间的差额小于设定值时，步进电机2.2顺时针转动，固粉更多地落入第二叶片2.122之间，当称量结果和预设需要量之间的差额等于零时，第一电动阀2.5和步进电机2.2关闭；

步骤三、固粉下料，当第一电动阀2.5和步进电机2.2关闭后，PLC控制器自动向第二电磁阀3.4和第三电动阀11发送信号，第二电动阀3.4和第三电动阀11打开，固粉从称量斗3.2中经过进料漏斗5下落到混合仓6中，重量感应器3.3实时将监测结果发送给PLC控制器，当监测结果小于预设值时，重量感应器3.3、第二电动阀3.4和第三电动阀11关闭；

步骤四、固液混合，当重量感应器3.3、第二电动阀3.4和第三电动阀11关闭后，PLC控制器自动向液位计1.1、流量控制计1.4和增压泵1.5发送信息，液位计1.1、流量控制计1.4和增压泵1.5开启，液体从液体进料装置出来后进入混合装置，首先从喷管4喷出并在混合仓6和固粉汇合，然后经过加速管7进行加速，进入分散室8进行粉碎，进入混合器9进行混合，进入混合管12进一步混合，最终流入混合液储罐10，液位计1.1将实时监测结果发送给PLC控制器，当监测结果小于预设值时，液位计1.1、流量控制计1.4和增压泵1.5关闭。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。