一种蔗汁用粘稠辅料自动下料装置

1.本实用新型属于蔗糖生产领域，具体涉及一种蔗汁用粘稠辅料自动下料装置。


背景技术：

2.糖是用甘蔗加工而成的一种调味品。广西、云南、广东、海南、福建等省和新疆、东北地区是我国主要产糖区。目前甘蔗的生产工艺包括初榨出来的甘蔗混合汁
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一次预灰（加石灰乳、磷酸）
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混合汁预加热
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一次加热
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二次预灰（石灰乳）
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硫熏中和（二氧化硫）
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二次加热
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快速沉淀池（絮凝剂、石灰乳、磷酸）
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清汁加热
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五效蒸发
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糖浆上浮（絮凝剂、石灰乳、磷酸）
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糖浆过滤
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煮糖，目前一次预灰和二次预灰的工序中，需要先加入石灰乳然后进行磷酸的加入，常规混合汁与石灰乳的混合方法是，人工向混合汁中加入调配好的石灰乳对汁液的酸碱度进行调节，一般是根据经验数据或人工用比色卡等进行检测后，再通过人工调节石灰乳的添加量，容易导致人为判断误差，而且对石灰乳添加量的调节滞后，更重要的是不能根据实时变化的蔗汁状态进行实时动态调整石灰乳添加量，导致该工段处理后的物料质量参差不齐。而且若直接由石灰乳下料罐通入蔗汁混料罐内，由于石灰乳的粘稠度高，利用重力作用下降的速度慢，混合效率低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种可提高下料效率、省时省力的蔗汁用粘稠辅料自动下料装置。
4.为实现上述的目的，本实用新型的技术方案为：
5.一种蔗汁用粘稠辅料自动下料装置，包括控制系统，所述控制系统包括输入模块、主控模块和驱动模块，装置还包括从上往下依次设置的石灰乳储料罐、石灰乳下压机构、石灰乳下料罐和蔗汁混料罐，所述石灰乳储料罐的顶部设有第一石灰乳入料口，所述石灰乳储料罐的底部设有第一石灰乳出料口，由第一电磁阀控制开关；所述石灰乳下压机构通过与支撑架连接悬空设置，所述支撑架固定在地面上；所述石灰乳下料罐与石灰乳下压机构连接悬空设置，所述石灰乳下料罐的侧壁设有第二石灰乳入料口，由第二电磁阀控制开关；所述第一石灰乳出料口与所述第二石灰乳入料口由软管连通；所述石灰乳下料罐的底部设有第二石灰乳出料口，由第三电磁阀控制开关；所述蔗汁混料罐上分别设有蔗汁入料口和第三石灰乳入料口，蔗汁混料罐的底部设有用于称重的压力传感器；所述第二石灰乳出料口与第三石灰乳入料口相对；
6.所述石灰乳下压机构包括安装架、导轨、滑块、丝杆电机、下压块、活塞杆和活塞，所述安装架由顶板、底板和纵梁组成，所述纵梁设于顶板和底板之间，所述纵梁通过与支撑架连接悬空设置，所述导轨竖直安装在纵梁上，所述滑块安装在导轨上继而可沿着导轨移动；所述丝杆电机包括伺服电机、螺杆和螺母，所述伺服电机的动力输出与螺杆连接，所述螺母通过螺纹连接在螺杆上继而可上下移动；所述伺服电机固定安装在顶板上，所述螺杆竖直安装在顶板和底板之间；所述下压块与螺母连接，由螺母带动同步上下移动；所述下压
块还与滑块连接，由滑块导向移动；所述活塞杆和活塞设于下压块的下方，活塞杆的一端与下压块连接，活塞杆的另一端与活塞连接；
7.所述石灰乳下料罐设于下压块的下方，石灰乳下料罐通过第一连接杆与纵梁连接悬空设置；所述活塞活动嵌套在所述石灰乳下料罐的罐体内，由活塞杆贯穿石灰乳下料罐的顶部后带动活塞上下移动。
8.作为进一步的技术方案，以上所述安装架的底板还通过第二连接杆连接气动剪刀和用于感应物料是否存在的超声波感应开关，所述气动剪刀和超声波感应开关位于所述蔗汁混料罐的第三石灰乳入料口与所述第二石灰乳出料口之间，所述超声波感应开关的感应头对准所述第二石灰乳出料口。
9.作为进一步的技术方案，以上所述支撑架包括底座、旋转电机和l形转动杆，所述底座固定在地面上，所述旋转电机安装在底座内，所述l形转动杆的上端与所述纵梁连接，l形转动杆的下端与旋转电机的输出连接，继而使石灰乳下压机构、石灰乳下料罐与l形转动杆同步水平转动。
10.作为进一步的技术方案，以上所述蔗汁混料罐设为若干个，每个蔗汁混料罐设于所述第二石灰乳出料口的旋转轨迹下方，经旋转后的第二石灰乳出料口与任一蔗汁混料罐的第三石灰乳入料口相对。
11.作为进一步的技术方案，以上所述石灰乳储料罐的顶部内壁上设有用于监测物料高度的超声波测距模块。
12.作为进一步的技术方案，以上所述软管上设有用于传输物料的传送泵。
13.作为进一步的技术方案，以上当活塞上移抵在石灰乳下料罐的顶部时，活塞的下表面高于所述第二石灰乳入料口的位置。
14.作为进一步的技术方案，以上所述输入模块用于设定参数；所述主控模块分别接收压力传感器、超声波感应开关和超声波测距模块的数据；所述主控模块根据输入模块设定参数通过驱动模块使第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、伺服电机、气动剪刀和旋转电机工作。
15.作为进一步的技术方案，以上所述驱动模块还连接第一声光报警器和第二声光报警器，所述第一声光报警器设于石灰乳储料罐上，所述第二声光报警器设于安装架上。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
17.1、本实用新型设计针对粘稠辅料的石灰乳下压机构，通过伺服电机工作由螺母联动下压块使活塞下移，活塞对石灰乳下料罐内的石灰乳下压促使石灰乳快速从第二石灰乳出料口流出，从而提高石灰乳的出料速度。
18.2、本实用新型采用伺服电机和压力传感器联合控制石灰乳的添加量，首先伺服电机的脉冲数控制螺母的下降距离，继而控制每次石灰乳的添加量；由压力传感器称量所添加的石灰乳重量，若未达到预设重量则继续驱动伺服电机添加，实现双重联合控制，减少了人为多次称量和搬运的麻烦，省时省力，提高了下料效率。
19.3、本实用新型设置了气动剪刀和超声波感应开关，伺服电机输出一定的脉冲数由活塞挤出设定的石灰乳添加量后，第三电磁阀关闭，利用超声波感应开关感应石灰乳下料罐的出料口是否还存在少量拉丝物料，若感应到存在，气动剪刀将拉丝剪断，减少本次的用料误差。
20.4、本实用新型设置了旋转电机，通过旋转电机带动石灰乳下料罐及石灰乳下压机构水平移动到指定的蔗汁混料罐上方对蔗汁进行混料操作，提高了整体的生产效率。
附图说明
21.图1为本实用新型一种蔗汁用粘稠辅料自动下料装置的结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例1蔗汁混料罐的分布图；
23.图3为本实用新型安装架与石灰乳下压机构的连接结构示意图；（a）正面；（b）侧面；
24.图4为本实用新型的控制原理图。
25.附图标记：
26.1-控制系统， 101-输入模块，102-主控模块，103-驱动模块；
27.2-石灰乳储料罐，201-第一石灰乳入料口，202-第一石灰乳出料口，203-第一电磁阀，204-超声波测距模块，205-第一声光报警器；
28.3-石灰乳下压机构，301-安装架，3011-顶板，3012-底板，3013-纵梁，302-导轨，303-滑块，304-丝杆电机，3041-伺服电机，3042-螺杆，3043-螺母，305-下压块，306-活塞杆，307-活塞，308-第一连接杆，309-第二连接杆，310-气动剪刀，311-超声波感应开关，312-第二声光报警器；
29.4-石灰乳下料罐，401-第二石灰乳入料口，402-第二电磁阀，403-第二石灰乳出料口，404-第三电磁阀，
30.5-蔗汁混料罐，501-蔗汁入料口，502-第三石灰乳入料口，503-压力传感器；
31.6-支撑架，601-底座，602-旋转电机，603-l形转动杆；
32.7-软管，8-传送泵。
具体实施方式
33.下面结合实施例对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
34.实施例1：
35.如图1-3所示，一种蔗汁用粘稠辅料自动下料装置，包括控制系统1，控制系统1包括输入模块101、主控模块102和驱动模块103，装置还包括从上往下依次设置的石灰乳储料罐2、石灰乳下压机构3、石灰乳下料罐4、石灰乳储料罐2和三个蔗汁混料罐6，石灰乳储料罐2的顶部设有第一石灰乳入料口201，石灰乳储料罐2的底部设有第一石灰乳出料口202，由第一电磁阀203控制开关；石灰乳下压机构3通过与支撑架6连接悬空设置，支撑架6固定在地面上；石灰乳下料罐4与石灰乳下压机构3连接悬空设置；石灰乳下料罐4的侧壁设有第二石灰乳入料口401，由第二电磁阀402控制开关，加料的上限位置处在留有一个玻璃观察窗；第一石灰乳出料口202与第二石灰乳入料口401由软管7连通；石灰乳下料罐4的底部设有第二石灰乳出料口403，由第三电磁阀404控制开关；三个蔗汁混料罐5设于石灰乳下料罐4的第二石灰乳出料口403的旋转轨迹下方，以支撑架6为圆心，相邻蔗汁混料罐6所构成的圆心角夹角为72
°
；蔗汁混料罐5上分别设有蔗汁入料口501和第三石灰乳入料口502，经旋转后的第二石灰乳出料口403与任一蔗汁混料罐的第三石灰乳入料口502相对。每个蔗汁混料罐
5的底部设有用于称重的压力传感器603；
36.石灰乳下压机构3包括安装架301、导轨302、滑块303、丝杆电机304、下压块305、活塞杆306和活塞307；安装架301由顶板3011、底板3012和纵梁3013组成，纵梁3013设于顶板3011和底板3012之间，纵梁3013通过与支撑架连接悬空设置，导轨302竖直安装在纵梁3013上，滑块303安装在导轨302上继而可沿着导轨302移动；丝杆电机304包括伺服电机3041、螺杆3042和螺母3043，伺服电机3041的动力输出与螺杆3042连接，螺母3043通过螺纹连接在螺杆3042上继而可上下移动；伺服电机3041固定安装在顶板3011上，螺杆3042竖直安装在顶板3011和底板3012之间；下压块305与螺母3043连接，由螺母3043带动同步上下移动；下压块305还与滑块303连接，由滑块303导向移动；活塞杆306和活塞307设于下压块305的下方，活塞杆306的一端与下压块305连接，活塞杆306的另一端与活塞307连接；
37.石灰乳下料罐4设于下压块305的下方，石灰乳下料罐4通过第一连接杆308与纵梁3013连接悬空设置；活塞307活动嵌套在石灰乳下料罐4的罐体内，由活塞杆306贯穿石灰乳下料罐4的顶部后带动活塞307上下移动；
38.安装架301的底板3012还通过第二连接杆309连接气动剪刀310和用于感应物料是否存在的超声波感应开关311，气动剪刀310和超声波感应开关311位于蔗汁混料罐5的第三石灰乳入料口502与第二石灰乳出料口403之间，超声波感应开关311的感应头对准第二石灰乳出料口403。本实施例的气动剪刀310选用市面上的数腾气动剪刀310。超声波感应开关311又为超声波接近开关。
39.支撑架包括底座601、旋转电机602和l形转动杆603，底座601固定在地面上，旋转电机602安装在底座601内，l形转动杆603的上端与纵梁3013连接，l形转动杆603的下端与旋转电机602的输出连接，继而使石灰乳下压机构3、石灰乳下料罐4与l形转动杆同步水平转动。本实施例选择可180
°
正反转的旋转电机602。
40.石灰乳储料罐2的顶部内壁上设有用于监测物料高度的超声波测距模块204。软管7上设有用于传输物料的传送泵8。为了便于对石灰乳储料罐2进行加料，可将蔗汁混料罐5放置在厂房一层，石灰乳储料罐2的第一石灰乳入料口设置在厂房二层。
41.本实施例所采用第一电磁阀203、第二电磁阀402和第三电磁阀404型号为v2a102-03。
42.当活塞307上移抵在石灰乳下料罐4的顶部时，活塞307的下表面高于第二石灰乳入料口401的位置，避免石灰乳的添加位置高于活塞307。
43.输入模块101用于设定参数；本实施例的输入模块101为工业触摸显示器；工业触摸显示器内置蓝牙，通过蓝牙模块与主控模块102通信；
44.主控模块102包括mcu芯片，工业触摸显示器内置的蓝牙模块与mcu芯片通过uart串口连接，mcu芯片的adc引脚分别接压力传感器603、超声波感应开关311和超声波测距模块204；在本实施例中，mcu芯片采用stm32单片机。
45.驱动模块103为驱动芯片，驱动芯片的输入端连接mcu芯片io口，驱动芯片的输出端分别连接第二电磁阀402、第三电磁阀404、第一电磁阀203、伺服电机3041、气动剪刀310和旋转电机602，本实例中驱动芯片为l298n。
46.驱动模块103还连接第一声光报警器205和第二声光报警器312，第一声光报警器205设于石灰乳储料罐2上，第二声光报警器312设于安装架301上，当超声波测距模块204检
测到石灰乳储料罐2内的物料高于或低于警戒线时，stm32单片机控制驱动芯片让第一声光报警器205工作提醒。安装架301当次石灰乳的添加量不足时，stm32单片机控制驱动芯片让第二声光报警器312发出警报提醒。
47.本实用新型的工作流程：
48.1、通过输入模块101，输入设定指令：将待混汁（未混合磷酸或已混合磷酸的蔗汁）与石灰乳的重量配比输入至主控模块102中；
49.2、向石灰乳储料罐2内添加石灰乳；
50.3、石灰乳供料：第一电磁阀203和第二电磁阀402得电，阀门打开，传送泵8运行，通过软管7向石灰乳下料罐4内供料；
51.4、确定测重的具体数值：当批次待混汁按照混料罐的容量大小，分次加入蔗汁混料罐5中，此时压力传感器603的模拟量电平信号变化，主控模块102实时接收压力传感器603的检测数据，获得每罐待混汁的重量，通过预设配比，得出每罐蔗汁需要待混石灰乳的重量；
52.5、混料：第三电磁阀404阀门打开，伺服电机3041启动，通过设定的脉冲数带动螺杆3042旋转一定的角度，螺母3043向下移动设定的距离，从而下压块305推动活塞307同样下移设定的距离，活塞307挤压石灰乳下料罐4内的物料，促使石灰乳从第二石灰乳出料口403流出至蔗汁混料罐5内，此时压力传感器603的模拟量电平信号变化，主控模块102实时接收压力传感器603的检测数据，获得石灰乳的添加重量，由于石灰乳为粘性液体，不存在惯性误差问题，因此可以直接加入称重；
53.6、当伺服电机3041输出设定的脉冲数后，第三电磁阀404关闭，超声波感应开关311感应第二石灰乳出料口403是否还存在拉丝物料，若感应到存在，气动剪刀310将拉丝剪断使其完全滴入蔗汁混料罐5内，压力传感器603测出总石灰乳添加量；
54.7、若未达到预设值，则第二声光报警器312发出提醒，重复步骤4-5；
55.8、当此蔗汁混料罐5的石灰乳添加完毕后，旋转电机602转动，带动石灰乳下料罐4和石灰乳下压机构3水平旋转移动到另一待混的蔗汁混料罐5上方，重复步骤4-6。
56.本实用新型提供一个可用于此工序的装置，所用的设备、芯片等系统均直接从市面购买。每次石灰乳添加量与蔗汁的重量比关系按照各厂实际的情况进行计算获得各自的经验值。
57.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“首”、“尾”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接；可以是拆卸连接；也可以是点连接；可以是直接连接；可以是通过中间媒介间接连接，可以使两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本实用新型中未详尽说明的设备连接方式以及接线方式，均按本领域的常规连接方式理解。
58.上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型公开的范围之内所做的任何修改、等
同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。