一种物料分布装置及方法与流程

本发明涉及配料技术领域，具体而言，涉及物料分布装置及方法。

背景技术：

物料混合是众多行业生产制造不可缺少的环节，如改性塑料行业、食品加工行业和化工制品等。物料混合的均匀性直接决定了产品的品质及稳定性，而生产原材料中往往具有多种组分且各自的比例、形状及粒度大小不同，在混合时不易混合均匀。若是采用手工方式对其进行搅拌混合，工作量很大，操作人员的劳动强度大，且物料混合的效果不理想。

目前混合设备主要是以各种搅拌形式为主的混合设备，常用的有：高速混合机、低混机、卧式混合机、双螺旋锥形混合机、无重力混合机等机械搅拌装置。混合方式是通过搅拌轴驱动搅拌桨，使待混物料强制混合，搅拌方式有单轴、多轴，立式、卧式，螺旋、螺带，自转、自转+公转等。工作方式多为间歇批量式混合，通常是将一定量的多组分待混物料置于混合设备内，桨叶以一定转速搅拌一段时间，然后排出混合过的物料，由于混合物中的颗粒、粉状材料等的颗粒大小、密度、流动性相差大，很难达到均匀的混合效果，而且在混合后排料、输送、使用过程中都容易分层，影响产品的稳定性。

另一方面，这些间歇批量式搅拌装置使用时一般装填有效容积40％～60％的物料，高速搅拌容易造成升温损伤物料，混料过程中易发生堆积、结块现象，黏附在搅拌桶壁和桶底上，形成明显死角，影响混料的均匀性。根据实际生产情况，现有的混合设备往往会存在由于搅拌结构单一造成短时间内搅拌不够均匀，长时间搅拌影响后续的加工过程并且会导致物料升温严重，影响产品品质。

此外，搅拌式混合设备存在设备投入成本较高、电耗高、设备维护困难，发生故障时，现场的操作人员不能够充分进行维修影响生产，并且有较大的操作安全风险，由于结构复杂，还存在清机转产不便、耗时长等问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了物料分布装置及方法，具体技术方案如下所示：

一种物料分布装置，包括：

分布器本体，所述分布器本体包括筒体，所述筒体的上部设置有第一进料通道和第二进料通道，所述筒体的内部设置有转动桨叶，所述筒体的底部设置有出料口；

第一送料装置，配置为从所述第一进料通道往所述筒体内输送第一股物料；

第二送料装置，配置为从所述第二进料通道往所述筒体内第二股物料，所述第一股物料作用在所述转动桨叶上的力矩与所述第二股物料作用在所述转动桨叶上的力矩之间具有力矩差，使所述转动桨叶在力矩差的作用下转动。

在一个具体的实施例中，所述第一送料装置输送的第一股物料的流量小于所述第二送料装置输送的第二股物料的流量。

在一个具体的实施例中，所述第一进料通道比所述第二进料通道更靠近所述转动桨叶的转轴中心。

在一个具体的实施例中，所述第一送料装置输送的第一股物料与所述转动桨叶接触时的速度小于所述第二送料装置输送的第二股物料与所述转动桨叶接触时的速度；

优选地，所述第一进料通道包括设置在所述筒体上方的第一进料竖管，所述第二进料通道包括设置在所述筒体上方的第二进料竖管，所述第一进料竖管的进料口的高度小于所述第二进料竖管的进料口的高度。

在一个具体的实施例中，所述第一送料装置包括第一料仓和第一称重配料装置，所述第一称重配料装置连接所述第一进料通道；

和/或，所述第二送料装置包括第二料仓和第二称重配料装置，所述第二称重配料装置连接所述第二进料通道。

在一个具体的实施例中，所述筒体的上部设置有排气口；

优选地，所述排气口设置有过滤装置。

在一个具体的实施例中，还包括桨叶驱动装置，用于驱动所述转动桨叶转动；

优选地，所述驱动装置包括磁力驱动装置或电机驱动装置。

在一个具体的实施例中，还包括测速系统和显示装置，所述测速系统用于检测所述转动桨叶的转速，所述显示装置用于显示所述测速系统的检测结果；

优选地，所述筒体上设置有观察视窗；优选地，所述观察视窗位于所述筒体的中下部；优选地，所述观察视窗为矩形或圆形；优选地，所述观察视窗的材质为采用透明的玻璃、有机玻璃及塑料。

在一个具体的实施例中，所述筒体内部设置具有支撑结构，所述支撑结构上开有“u”形或半圆形安装槽，所述转动桨叶的转轴安装在所述安装槽内；

优选地，所述转动桨叶的叶片与所述筒体内壁之间具有预设的空隙。

在一个具体的实施例中，所述转动桨叶的叶片具有平面、曲面或类“s”面形状的任一种；

优选地，所述的平面形状的叶片配置为以一边延长的方式组合成正多边形，叶片两边有封板，正多边形延长边以顺时针或逆时针形式排布，相邻两边形成“√”型结构且具有预设的容积；

优选地，所述的曲面形状的叶片组合成多边形，叶片两边有封板，叶片内凹结构具有预设的容积；

优选地，所述的类“s”面形状的叶片沿圆周均布在转轴上，所述的类“s”面形状的叶片自身弯折形成凹槽，所述凹槽具有预设的容积，且分别在叶片中心平面的两侧。

一种物料分布方法，使用前述任一实施例所述的物料分布装置，进行以下操作：

启动所述第一送料装置从所述第一进料通道往所述筒体内输送第一股物料，启动所述第二送料装置从所述第二进料通道往所述筒体内输送第二股物料，使所述第一股物料作用在所述转动桨叶上的力矩与所述第二股物料作用在所述转动桨叶上的力矩之间具有力矩差，利用力矩差驱动所述转动桨叶转动，带动所述转动桨叶上的物料旋转至预设角度后开始下落，下落过程中两股物料之间碰撞、物料和转动桨叶之间碰撞、物料和筒壁之间碰撞，实现均匀混合。

在一个具体的实施例中，在所述转动桨叶的转动速度低于预设值时，提供动驱动装置驱动所述转动桨叶转动。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明中，启动第一送料装置从第一进料通道往筒体内输送第一股物料，启动第二送料装置从第二进料通道往筒体内输送第二股物料，使第一股物料作用在转动桨叶上的力矩与第二股物料作用在转动桨叶上的力矩之间具有力矩差，利用力矩差驱动转动桨叶转动，带动转动桨叶上的两股物料旋转至预设角度后以少量料团的形式交替层叠下落，下落过程中两股物料之间碰撞、物料和转动桨叶之间碰撞、物料和筒壁之间碰撞，实现均匀混合。且旋转速度越快，每个桨叶上的物料量越小，交替的料层越薄，混合的越均匀。由于省去了主动机械搅拌装置，使得用于物料分布的筒体和转动桨叶系统结构简单、工作稳定、有效，可适用于多种物料，且具有连续进料和出料的功能，实现物料的连续分布和混合。

另一方面，该装置集物料分布、混合搅拌和下料为一体，使操作更加便捷的同时，节约了生产成本。

另一方面，该装置在分布、混合搅拌过程中不会因物料与搅拌装置之间的摩擦产生热量，不会引起混合搅拌机内局部过热影响混合搅拌效果。

进一步地，具有测速系统检测转动桨叶的转速，在转速较低时利用驱动装置提供动力辅助转动桨叶转动，使得物料流量较小时仍然能够被均匀混合，因而物料分布装置可用于任何料流比例的物料微层分布和混合。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中物料分布装置的整体示意图；

图2是本发明实施例中分布器本体的局部剖视图；

图3是本发明实施例中第一种转动桨叶的示意图；

图4是本发明实施例中第二种转动桨叶的示意图；

图5是本发明实施例中第三种转动桨叶的示意图。

主要元件符号说明：

1-结构平台；2-第一称重配料装置；3-第二称重配料装置；4-分布器本体；5-第一进料竖管；6-第二进料竖管；7-第一料仓；8-第二料仓；9-出料口；10-测速系统；11-显示装置；12-桨叶驱动装置；401-筒体；402-上盖；404-第一连接套；408-第二连接套；406-过滤装置；405-排气口；409-转动桨叶；4091-转轴；4092-叶片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种物料分布装置，包括分布器本体4、第一送料装置和第二送料装置。

本实施例中，分布器本体4包括筒体401，筒体401的上部设置有第一进料通道和第二进料通道，筒体401的内部设置有转动桨叶409，筒体401的底部设置有出料口9。具体地，转动桨叶409包括转轴4091和叶片4092，叶片4092固定在转轴4091上。优选地，叶片4092不少于3个，较优的叶片4092数量为5、6、7个。筒体401内部设置具有支撑结构，支撑结构上开有“u”形或半圆形安装槽，转动桨叶409的转轴4091安装在安装槽内。

本实施例中，第一送料装置配置为从第一进料通道往筒体401内输送第一股物料，第二送料装置配置为从第二进料通道往筒体401内第二股物料。图1示出了一种优选的输送结构，例如，物料分布装置还包括一结构平台1，筒体401的上部固定在连接结构平台1。第一进料通道包括设置在筒体401上方的第一进料竖管5，第二进料通道包括设置在筒体401上方的第二进料竖管6。第一送料装置包括第一料仓7和第一称重配料装置2，第一称重配料装置2安装在结构平台1上，第一料仓7连通第一称重配料装置2，第一称重配料装置2连接第一进料通道。第二送料装置包括第二料仓8和第二称重配料装置3，第二称重配料装置3安装在结构平台1上，第二料仓8连通第二称重配料装置3，第二称重配料装置3连接第二进料通道。

由此，当第一称重配料装置2启动时，其将第一料仓7内的第一股物料通过第一进料竖管5落入筒体401内，且第一股物料撞击转动桨叶409。当第二称重配料装置3启动时，其将第二料仓8内的第二股物料通过第二进料竖管6落入筒体401内，且第二股物料撞击转动桨叶409。

优选地，第一进料竖管5的上管口设置有第一连接套404，第一进料竖管5的上管口设置有第二连接套408。由此，能够实现送料装置与分布器本体4之间的快速拆装，便于移动、维护。

本实施例中，第一股物料作用在转动桨叶409上的力矩与第二股物料作用在转动桨叶409上的力矩之间具有力矩差，使转动桨叶409在力矩差的作用下转动。作为第一种优选的力矩差实现方式，第一送料装置输送的第一股物料的流量小于第二送料装置输送的第二股物料的流量。由于第一送料装置输送的第一股物料的流量小于第二送料装置输送的第二股物料的流量，因而即使两股物料接触转动桨叶409时的速度相同，但由于质量不同，使得第一股物料对转动桨叶409的冲击力小于第二股物料对转动桨叶409的冲击力，由此产生力矩差。

作为第二种优选的力矩差实现方式，第一进料通道比第二进料通道更靠近转动桨叶409的转轴4091中心。由于第一进料通道比第二进料通道更靠近转动桨叶409的转轴4091中心，第一股物料与转动桨叶409之间受力点与转动桨叶409的转轴4091中心的距离，要小于第二股物料与转动桨叶409之间受力点与转动桨叶409的转轴4091中心的距离，由此，即使其他条件不变，也能使得第一股物料作用在转动桨叶409上的力矩与第二股物料作用在转动桨叶409上的力矩之间具有力矩差。

作为第三种优选的力矩差实现方式，第一送料装置输送的第一股物料与转动桨叶409接触时的速度小于第二送料装置输送的第二股物料与转动桨叶409接触时的速度。进一步优选，第一进料竖管5的进料口的高度小于第二进料竖管6的进料口的高度。由于第一进料竖管5的进料口的高度小于第二进料竖管6的进料口的高度，使得第一股物料的重力加速时间小于第二股物料的重力加速时间，进而导致第一送料装置输送的第一股物料与转动桨叶409接触时的速度小于第二送料装置输送的第二股物料与转动桨叶409接触时的速度。由于二者的速度差异，即使其他条件不变，也能使得第一股物料作用在转动桨叶409上的力矩与第二股物料作用在转动桨叶409上的力矩之间具有力矩差。

本实施例中，以上第一种、第二种及第三种优选的力矩差实现结构之间可以分别单独使用，也可以两者或者三者组合在一起。当三者组合在一起时，即第一送料装置输送的第一股物料的流量小于第二送料装置输送的第二股物料的流量、第一进料通道比第二进料通道更靠近转动桨叶409的转轴4091中心和第一进料竖管5的进料口的高度小于第二进料竖管6的进料口的高度，能够显著增加该力矩差，且同时能够使筒体401外部及内部结构仍然保持简单、紧凑。

本实施例中的物料分布装置的工作原理是，启动第一送料装置从第一进料通道往筒体401内输送第一股物料，启动第二送料装置从第二进料通道往筒体401内输送第二股物料，使第一股物料作用在转动桨叶409上的力矩与第二股物料作用在转动桨叶409上的力矩之间具有力矩差，利用力矩差驱动转动桨叶409转动，带动转动桨叶409上的两股物料旋转至预设角度后以少量料团的形式交替层叠下落，下落过程中两股物料之间碰撞、物料和转动桨叶409之间碰撞、物料和筒壁之间碰撞，实现均匀混合。且旋转速度越快，每个桨叶上的物料量越小，交替的料层越薄，混合的越均匀。由于省去了主动机械搅拌装置，使得用于物料分布的筒体401和转动桨叶409系统结构简单、工作稳定、有效，可适用于多种物料，且具有连续进料和出料的功能，实现物料的连续分布和混合。

另一方面，该装置集物料分布、混合搅拌和下料为一体，使操作更加便捷的同时，节约了生产成本。

另一方面，该装置在分布、混合搅拌过程中不会因物料与搅拌装置之间的摩擦产生热量，不会引起混合搅拌机内局部过热影响混合搅拌效果。

优选地，筒体401的上部设置有排气口405，例如，排气口405设置筒体401的上盖402上。进一步优选，排气口405设置有过滤装置406，例如排气口405上安装有微小孔的滤网或过滤布袋。使用时，物料中夹带的气体、水蒸汽和因碰撞、旋转等产生的含粉尘气体通过排气口405的微孔通道排出，粉尘被有效过滤在筒体401内，使物料在筒体401的出料口9下料顺畅，并防止含粉尘气体通过进料口反冲出设备外造成污染环境并浪费产品。

优选地，还包括测速系统10和显示装置11，测速系统10用于检测转动桨叶409的转速，显示装置11用于显示测速系统10的检测结果。进一步优选，测速系统10包括测速传感器和测速接收信号装置，测速传感器孔位位于转轴4091正下方，测速接收信号装置位于筒体401另一侧对应位置。优选地，显示装置11附接在筒体401的外部。

优选地，还包括桨叶驱动装置12，用于驱动转动桨叶409转动。进一步优选，驱动装置包括磁力驱动装置或电机驱动装置。对于电机驱动装置，采用电机输出轴与桨叶转轴4091联接，控制电机转速驱动。对于磁力驱动装置，磁力驱动装置通过附加在筒体401侧面的磁力单元驱动设置在叶片4092端面的磁子转动。由此，测速系统10检测转动桨叶409的转速，在转速较低时利用可驱动装置提供动力辅助转动桨叶409转动，使得物料流量较小时仍然能够被均匀混合，因而物料分布装置可用于任何料流比例的物料微层分布和混合。

优选地，筒体401上设置有观察视窗。进一步优选，观察视窗位于筒体401的中下部，观察视窗为矩形或圆形，观察视窗的材质为采用透明的玻璃、有机玻璃及塑料。由此，便于运行时观察状态。

优选地，转动桨叶409的叶片4092与筒体401内壁之间具有预设的空隙。由此，在转动桨叶409转动带动物料下落的过程中，部分物料能够从叶片4092与筒体401内壁之间下落且在下落的过程中与筒体401内壁碰撞以均匀混合。

优选地，转动桨叶409的叶片4092具有平面、曲面或类“s”面形状的任一种。

图3中，平面形状的叶片4092配置为以一边延长的方式组合成正多边形，叶片4092两边有封板，正多边形延长边以顺时针或逆时针形式排布，相邻两边形成“√”型结构且具有预设的容积.

图4中，曲面形状的叶片4092组合成多边形，叶片4092两边有封板，叶片4092内凹结构具有预设的容积。

图5中，类“s”面形状的叶片4092沿圆周均布在转轴4091上，的类“s”面形状的叶片4092自身弯折形成凹槽，凹槽具有预设的容积，且分别在叶片4092中心平面的两侧。

优选地，桨叶由轻质高强度材料制作，碳纤维、不锈钢、塑料、铝合金、铝镁合金等材质的任选一种。进一步优选，桨叶是碳纤维材料。

优选地，转轴4091两端装有封闭润滑的轴承，转轴4091安装在支撑结构的槽口处，或者转轴4091和支撑结构采用低摩擦系数的材料(如聚四氟乙烯的支撑座和钢材质的转轴4091)，转轴4091直接安装于支撑结构槽口处。

本实施例还提供一种物料分布方法，使用实施例前述部分的物料分布装置，进行以下操作：

启动第一送料装置从第一进料通道往筒体401内输送第一股物料，启动第二送料装置从第二进料通道往筒体401内输送第二股物料，使第一股物料作用在转动桨叶409上的力矩与第二股物料作用在转动桨叶409上的力矩之间具有力矩差，利用力矩差驱动转动桨叶409转动，带动转动桨叶409上的物料旋转至预设角度后开始下落，下落过程中两股物料之间碰撞、物料和转动桨叶409之间碰撞、物料和筒壁之间碰撞，实现均匀混合。

优选地，在转动桨叶409的转动速度低于预设值时，提供动驱动装置驱动转动桨叶409转动。

本实施例中，将该装置应用于改性塑料行业，用以提升原材料中的树脂、填充组分、增强组分、助剂、色粉的混合效果。设定实验，分别使用人工混料、混合机混料和物料分布装置进行实验。人工混料和混合机混料均使用实验研究较优的工艺条件，分布器混料依该配方组成。

实验1：设定小组分为20％的填充物、色粉、助剂混合物，大组分为80％的树脂或树脂混合物，经物料分布装置分布混合后物料进入挤出机进行熔融共混，制得改性塑料，连续生产一定时间，测得间隔取样的颜色和密度均很稳定，该装置物料分布效果明显。

实验2：颗粒树脂和粉体分别经大小进料口直接进入分布器，设定大组分为97.5％，小组分为2.5％，物料经分布混合后，进入挤出机进料口，对成品表征性能、颜色、密度等，结果合格且稳定，没有不良影响。

如本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。