一种传导式真空干燥自动称量系统

本发明涉及农产品干燥加工技术领域，具体涉及一种传导式真空干燥自动称量系统。

背景技术：

目前，应用于传导式真空干燥的自动称量和含水率检测系统，主要为长期承重托举式或长期受拉吊装式，即自动称量系统除包含必要的称量传感器和承装物料的料盘外，还必须包括接触式传热加热板、承托/吊装装置、隔热装置等附加部分。这些系统中，称量系统不加载物料时，称量传感器依然要承受附加部分的质量，存在如下问题：

一方面，相比于物料，接触式传热加热板等附加部分往往质量过大，称量系统有效量程为称量传感器量程减去附加部分质量，有些系统附加部分质量接近甚至超过了称量传感器量程的60％，导致称量系统有效量程大幅降低。

另一方面，上述两类称量系统中称量传感器长期受力形变，影响系统长期运行的精度。

第三方面，终了含水率是影响干制品贮藏和品质的关键指标。在整个干燥过程中物料要脱除大量的水分，脱水质量甚至超过了初始总质量的85％，干燥后期物料质量大幅降低质量较轻。若自动称量系统的分辨率和精度较为粗糙，干燥后期自动称量结果稍微出现偏差，就会导致产品终了含水率检测结果出现较大误差，甚至导致制品的贮藏期出现霉变等品质问题。因此，自动称量系统长期运行的分辨率、精度对于干制品终了含水率的检测尤为重要。而称量系统的分辨率主要受称量传感器量程的影响，一般为量程越大绝对分辨率越差，当称量系统附加质量较大时，必须选择量程较大的称量传感器，这样就会降低整个称量系统的绝对分辨率，影响产品终了含水率的检测准确性。

技术实现要素：

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种传导式真空干燥自动称量系统，使自动称量精度与分辨率不受附加部分、长期运行等方面影响，具有称量精度尤其终了含水率检测精度高，密封性良好等特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种传导式真空干燥自动称量系统，包括直线行程组件，所述直线行程组件包括步进电机1、机械密封件2、联轴器3、直线行程组件底板4、滑台上限位挡板22、直线导轨6、丝杆5、移动滑台7、滑台下限位挡板23、轴承24；

所述步进电机1下端伸出轴穿过机械密封件2与联轴器3上端相连，联轴器3下端与丝杆5中上部的传动轴段部分连接；

所述直线行程组件底板4固定在侧面的真空干燥箱体内壁15上，滑台上限位挡板22安装在直线行程组件底板4中上部，滑台下限位挡板23安装在直线行程组件底板4底部，所述滑台上限位挡板22、滑台下限位挡板23的内部居中位置均安装有轴承24；

所述直线导轨6上设置有移动滑台7，所述移动滑台7前端面上固定有刚性悬梁臂8，刚性悬梁臂8另一端底部紧固有称量传感器9，称量传感器9用于对称量料盘12进行称重，所述称量传感器9正上方的刚性悬梁臂8侧壁上安装有温度传感器26。

所述直线行程组件的最顶端为步进电机1，步进电机1固定在真空干燥箱体外壁13上。

所述真空干燥箱内腔15外侧焊接有补平圈18，通过螺钉16将机械密封件2紧固在所述补平圈18和真空干燥箱内腔15上，所述机械密封件2与补平圈18之间还安装有真空密封垫17。

所述丝杆5分为中上部的传动轴段部分、中下部螺纹部分和底部轴段部分；

所述丝杠5中上部传动轴段部分穿过并与滑台上限位挡板22中安装的轴承24配合，丝杠5中下部螺纹部分穿过并与移动滑台7内部安装的滚珠螺母副19啮合，丝杠5的底部轴段穿过并与滑台上限位挡板22中安装的轴承24配合，丝杠5两侧分别设有直线导轨6，所述移动滑台7两侧限位安装在直线导轨6上，所述直线导轨6的上下两端分别固定在滑台上限位挡板22、滑台下限位挡板23上。

所述称量传感器9的下方、吊钩10的连接杆段紧固有轻质热辐射反射板27。

所述称量料盘12外侧为非称量料盘29，称量料盘12与非称量料盘29为分体式，所述称量料盘12的面积为整个料层面积的1/9～1/3，其余均为非称量料盘29。

所述非称量料盘29与称量料盘12的底部均为加热板20，在加热板20上称量位置的一周设置有称量料盘限位竖板28，所述称量料盘限位竖板28高度为1～1.5倍料盘高度。

所述步进电机1、称量传感器9、温度传感器26分别与数据采集控制系统14相连。

所述称量传感器9的底部安装有吊钩10，吊钩10穿过吊环22，吊环22底部固接在吊环底板25上，吊环底板25四周连接4根硬质吊杆11一端，4根硬质吊杆11的另一端连接在称量料盘12的四角。

所述吊环22的孔径为称量传感器吊起距离的2～4倍，即10～40mm；保证吊钩运动一直在吊环的范围内，大吊环，不至于没吊上。

本发明的有益效果：

(1)采用非承重式动态悬吊称量，不称量时称量传感器可以不受力，解决了现有长期承重托举式或长期受拉吊装式称量系统，称量系统附加部分质量大、称量传感器长期受力形变、称量系统分辨率低、长期运行精度难以保证等问题，有效保证了系统长期运行的精度，提高了称量系统的绝对分辨率和有效量程占比，提高了干制产品含水率尤其是物料终了含水率的检测精度。

(2)采用机械密封连接件实现真空干燥环境下动态称量过程中良好的密封性。

(3)采用分体式称量料盘进一步降低了由称量料盘引入的附加质量，提高称量系统的分辨率。

附图说明

图1是传导式真空干燥自动称量系统的主视图。

图2是传导式真空干燥自动称量系统的左视图。

图3是机械密封件与箱体密封连接的放大示意图。

图4是称量料层俯视图。

图中，1.步进电机，2.机械密封件3.联轴器，4.直线行程组件底板，5.丝杆，6.直线导轨，7.移动滑台，8.刚性悬臂梁，9.称量传感器，10.吊钩，11.硬质吊杆，12.称量料盘，13.真空干燥箱体外壁，14.数据采集控制系统15.真空干燥箱体内壁16.螺钉17.密封垫18.补平圈19.滚珠螺母副20.传导加热板21.吊环22.滑台上限位挡板23.滑台下限位挡板24.轴承25.吊环底板26.温度传感器27.热辐射反射板28.称量料盘限位竖板29.非称量料盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-图4所示，一种传导式真空干燥自动称量系统，由直线行程组件、悬臂梁、称量传感器、分体式称量料盘、数据采集控制系统等部分组成。

直线行程组件主要由步进电机1、机械密封件2、联轴器3、直线行程组件底板4、滑台上限位挡板22、直线导轨6、丝杆5、移动滑台7、滑台下限位挡板23、轴承24组成。

直线行程组件的最顶端为步进电机1，步进电机1固定在真空干燥箱体外壁13上；

如图1所示，在真空干燥箱内腔15顶部中间弧顶位置的外侧焊接有补平圈18，通过螺钉16将机械密封件2紧固在所述补平圈18和真空干燥箱内腔15上，所述机械密封件2与补平圈18之间还安装有真空密封垫17；

所述丝杆5分为中上部的传动轴段部分、中下部螺纹部分和底部轴段部分；

步进电机1下端伸出轴通过机械密封件2与联轴器3上端相连，联轴器3下端与丝杆5中上部的传动轴段部分固接；

直线行程组件底板4固定在侧面的真空干燥箱体内壁15上，滑台上限位挡板22安装在直线行程组件底板4中上部，滑台下限位挡板23安装在直线行程组件底板4底部，所述滑台上限位挡板22、滑台下限位挡板23的内部居中位置均安装有轴承24；

丝杠5中上部传动轴段部分穿过并与滑台上限位挡板22中安装的轴承24配合，丝杠5中下部螺纹部分穿过并与移动滑台7内部安装的滚珠螺母副19啮合，丝杠5的底部轴段穿过并与滑台上限位挡板22中安装的轴承24配合，丝杠5两侧分别设有直线导轨6，所述移动滑台7两侧限位安装在直线导轨6上，所述直线导轨6的上下两端分别固定在滑台上限位挡板22、滑台下限位挡板23上；

所述移动滑台7前端面上固定有刚性悬梁臂8，刚性悬梁臂8另一端底部紧固有称量传感器9，称量传感器9的底部安装有吊钩10，吊钩10穿过吊环22，吊环22底部固接在吊环底板25上，吊环底板25四周固接4根硬质吊杆11，4根硬质吊杆11的另一端连接在称量料盘12的四角；

所述吊环22的孔径为称量传感器吊起距离的2～4倍，即10～40mm；

所述称量传感器9正上方的刚性悬梁臂8侧壁上安装有温度传感器26，用于对称量系统的温度进行检测，作为后续对称量数据进行温度补偿和校准的依据；

所述称量传感器9的下方、吊钩10连接杆段紧固有轻质热辐射反射板27，其可大幅削弱干燥过程中加热板产生的热辐射对称量传感器温度的影响；

传导式真空干燥同一加热料层的加热与干燥均匀性往往较好，因此可仅称量一部分物料的质量来代表整个料层物料的干燥情况，本申请中称量料盘为分体式，称量料盘12面积为整个料层面积的1/9～1/3，其余料盘均为非称量料盘29，图3所示为称量料盘为整个料层面积1/9时的示意图，这样可进一步降低称量料盘引入的附加质量，提高称量系统分辨率。

更进一步的，当多层式传导式真空干燥不同料层间的加热与干燥均匀性也较好时，仅将某一个物料层设置为称量料层，将分体式称量料盘12设置在该层，称量其中一部分物料的质量来代表整个干燥室所有物料的干燥情况。

自动称量装置还包括，数据采集控制系统14；所述数据采集控制系统14与步进电机1、称量传感器9、温度传感器26相连；

本发明的工作原理：

具体称量过程如下：数据采集控制装置每隔设置的称量时间(如10分钟，用户可自主设置)，自动进行称量，步进电机1正向旋转，并通过机械密封件2与联轴器3带动丝杆5旋转，传动给与丝杠5相啮合的滚珠螺母副19，使滚珠螺母副19上升，在滚珠螺母副19上升作用下和直线导轨6的限位下，移动滑台7沿直线导轨6上升，带动移动滑台7上固定的刚性悬梁臂8垂直上升，从而带动称量传感器9垂直上升，通过吊钩10吊起称量料盘12，待称量料盘12完全离开底部传导加热板20后，步进电机1停止工作；

此时数据采集控制系统14会自动采集称量传感器9的重量数据、采集温度传感器26的称量系统温度信息、基于称量系统温度信息对称量系统数据进行温度补偿校正、基于含水率计算公式进行物料含水率的换算；自动显示并记录相关数据；

然后数据采集控制系统控制步进电机1反方向旋转相同角度，并通过机械密封件2与联轴器3带动丝杆5反方向旋转，传动给与丝杠5相啮合的滚珠螺母副19，在滚珠螺母副19的下降作用下和直线导轨6的限位下，移动滑台7沿直线导轨6下降，带动移动滑台7上的刚性悬梁臂8垂直下降，从而带动称量传感器9及吊钩10以及称量料盘12垂直下降，称量料盘12完全落在传导加热板20上时，步进电机1停止工作，继续进行干燥。

在加热板20上称量位置的一周固接设置有称量料盘限位竖板28；所述称量料盘限位竖板28高度为1～1.5倍料盘高度；在动态称量过程中，称量料盘限位竖板28将称量料盘12限制在称量位置，防止称量料盘偏离称量位置时出现脱钩现象。

在动态称量过程中，机械密封件2保证真空环境下自动称量装置旋转传动时的真空密封性。

干燥过程中，自动称量过程依据设置的自动称量周期不断自动进行，直到检测的含水率小于或等于设置的终了含水率，整个系统停止工作。