CN110193968B - 一种粉状料定量布料装置及布料方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉状料定量布料装置及布料方法。该装置，包括料仓和加热螺旋给料机；外侧安装保温层的计量仓上安装有压力传感器；加热螺旋给料机的出料口插装在计量仓的入口内；布料斗位于计量仓的下方；料斗液压缸的输出端安装在布料斗的侧壁，料斗底板液压缸的输出端安装在布料斗底板的侧边；布料斗顶部设置氮气管，耙平总成设置在布料斗侧壁上的支撑座上。同时公开了该装置的使用方法。本发明的优点在于：具有确保物料不降温、可继续升温的同时，还做到每次压制所用粉状料、颗粒料重量的等量性，从而控制压制成品重量差和密度差的一致性，可常温冷态给料、布料，也做做到300～950℃的高温给料、布料。

Description

一种粉状料定量布料装置及布料方法

技术领域

本发明涉及一种粉状料、颗粒料定量布料装置及布料方法，属于布料装置技术领域。尤其是对高温度粉状、颗粒料定量布料装置及布料方法。

背景技术

目前，粉状物料尤其是高温粉状、高温颗粒状物料在等静压制品时，普遍存在给料、布料不均匀；模具内物料布料不平整(需要人工刮平)；工人劳动强度大；占用人工和时间多；金属物料氧化较重；自动化程度低，压制出的制品重量差异较大、密度差异也大，造成制品合格率较低等问题。

发明内容

本发明针对现有的粉状料在压铸过程中布料不均匀的问题，提供一种粉状料、颗粒料定量布料装置及布料方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种粉状料定量布料装置，其特征在于，包括料仓和加热螺旋给料机；料仓的出料口与加热螺旋给料机进料口固定连接【通过法兰连接、或者焊接】；外侧安装保温层的计量仓上安装有压力传感器；加热螺旋给料机的出料口插装在计量仓的入口内；计量仓的计量仓底板安装在计量仓液压缸的输出端的端部；布料斗位于计量仓的下方；布料斗底板位于布料斗的下方且与布料斗贴合，料斗液压缸的输出端安装在布料斗的侧壁，料斗底板液压缸的输出端安装在布料斗底板的侧边，料斗液压缸和料斗底板液压缸平行且同向设置；所述的布料斗顶部设置氮气管【氮气管上均匀设置有多个气孔】，耙平总成设置在布料斗侧壁上的支撑座上。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，还包括压模系统，所述的压模系统包括上模和下模；上模安装在液压机的输出端，下模固定安装在底座上，下模的下模腔底部设置下模底板。

进一步，所述的布料斗的内部由隔板分成多个方格。

进一步，所述的压力传感器至少为1个。

进一步，所述的压力传感器为

个。

进一步，所述的加热螺旋给料机为在螺旋给料机的输料管外侧缠绕电阻丝，保温层包裹在缠绕电阻丝的螺旋给料机外侧。加热螺旋给料机既能做到定量给料，又可对物料进行保温或升温加热。

进一步，所述的加热螺旋给料机与电机通过联轴器连接。

进一步，所述的耙平总成包括双头电机，双头电机两侧的轴杆的端部安装齿轮，每个齿轮与一根齿条咬合，两根齿条的前端通过横杆安装耙齿。齿条安装在齿条下方的齿条滑动座上，齿条滑动座通过螺栓或者焊接的方式固定在布料斗侧壁上的支撑座上；双头电机也是通过螺栓固定在支撑座上。

本申请同时还公开了上述的定量布料平整装置的使用方法：

一种粉状料定量布料平整布料方法，其特征在于，采用如下的方法进行布料：粉状料由料仓的出料口落入加热螺旋给料机，PLC模块发出信号给电机，电机驱动加热螺旋给料机转动，加热螺旋给料机外壁上缠绕的电阻丝通电【通电后，电阻丝发热，为螺旋给料机加热，实现对螺旋给料机内部的粉状料加热】，加热螺旋给料机既能做到定量给料，又可对物料进行保温或升温加热，粉状料由加热螺旋给料机的出口掉落在计量仓内，计量仓既能对常温物料定量计量，又可对300～950℃的高温度物料进行定量计量，计量仓外侧连接的压力传感器记录数据，并将数据传给PLC模块；PLC模块控制计量仓液压缸运动，进而带动计量仓底板移动，打开计量仓，粉状料落入计量仓下方的布料斗中PLC模块先发出信号控制耙平总成带动耙齿将粉状料耙平；然后PLC模块发出信号控制与氮气管连通的供气装置开启，氮气由氮气管上开的氮气孔喷出，吹向布料斗内的粉状料；PLC模块同时启动料斗液压缸和料斗底板液压缸同步运动，将布料斗送到上模和下模之间且位于下模的下模腔上方；PLC模块发出信号控制料斗底板液压缸收回，料斗底板液压缸带动布料斗底板收回，粉状料由布料斗内的各个方格中落入下模的下模腔中并位于下模底板上，PLC模块发出信号控制料斗液压缸和料斗底板液压缸收回，PLC模块发出信号启动液压缸，液压缸带动上模向下运动对下模腔中粉状料进行压制。

PLC模块为常规的控制模块，其控制程序通过常规的空时程序即可实现。

本发明的优点在于：具有确保物料不降温、甚至可继续升温的同时，还做到每次压制所用粉状料重量的等量性，从而控制压制成品重量差和密度差的一致性，可以常温定量、布料也可高温(300～950℃)定量、布料，同时，能够防止金属物料不氧化、还可自动平整模具中的物料，降低操作工人劳动强度、节省人工成本及提高人身安全性等特点。具体说明如下：

1.结构简单

本发明专利装置系统比较简单，主要有料仓1、加热螺旋给料机2、计量仓3、自动平整布料斗8、耙齿14系统及多个往复推拉液压缸、PLC自控系统等主要部件总成组成的，结构比较简单。

2.物料保温加热给料

本发明专利装置系统采用加热螺旋给料机2壳外采用加热电阻丝(20)进行加热，对加热螺旋给料机2的物料进行加热或保温，加热螺旋给料机2存留的物料是制品重量的3～6倍，留有足够时间为其保温或二次加热，可继续再升温50～100℃。

3.高温定量计量给料

本发明专利装置系统除了可以给常温冷态粉状物料定量计量给料外，还可对温度达到300～950℃的高温物料进行定量计量。

以往给料方式中，可以实现常温冷态粉状物料定量计量给料，但模具中平整布料的机械结构复杂，因此，大都采用人工耙平操作，工作效率低、粉尘飞扬、人身安全不可靠。

本发明装置的计量仓3容积是制品的重量散状物料需要容积的1.5～2倍即可，计量仓3采用304、316L、310S等耐热不锈钢板焊接，高温定量计量仓保温外壳采用普碳钢钢板焊接，二者中间采用80～200mm厚的硅酸铝保温棉进行保温，使高温定量计量仓保温外壳温度低于50℃，压力传感器5可采用传统常规的压力传感器元件与PLC模块自控系统连接，实现自动化计量控制。

计量仓3的下出口处设有计量仓底板6，靠PLC模块自控系统发出的信号指令，对计量仓底液压缸7控制，进行间歇式开关下料、给料进行控制。

4.特殊设计的自动平整布料斗结构

液压机15的下模腔给料、布料过程中，传统的给料方法很多，也很容易实现，但给料时下模腔的粉状料，均呈“山包”状态，见图5形状。需要对其刮平，传统的耙平机械结构复杂，而且只能用于常温或低温物料，粉尘量大、效率低、用时多、还存在人身安全等问题；本发明专利的装置，可以不用在下模腔内进行耙平，给料、放料后即可为平整状态，而且还可布0～300℃的低温和300～950℃高温粉状料。

计量仓3下的计量仓底板6下面，设有一个自动平整布料斗8，内部是由多个隔板组成的，其上面设有耙齿14和耙齿往复运动耙平总成13。自动平整布料斗8的容积是制品重量所需要粉状物料容积的1.2～1.5倍，也就是说是根据制品重量所需要粉状物料的容积是特别设计的，当计量仓3按设定重量要求给完料后，其粉状物料全部装入自动平整布料斗8而又不至于溢出，并且还超过了隔板上平面，耙齿往复运动耙平总成13在接到PLC模块自控系统信号指令后，驱动耙齿14立刻往复运动1～2次，耙平自动平整布料斗8上平面的粉状料，等待再PLC模块自控系统新的工作信号指令。

5.设置了防氧化结构

自动平整布料斗8上面的四周，采用铜管或不锈钢管设立了氮气管12，向自动平整布料斗8内平面吹入氮气或其它保护气体，其气体压力为300～1800Pa，使自动平整布料斗8上面形成氮气等保护气体团，从而有效防止了自动平整布料斗8上平面的高温金属物料被氧化；在下模腔上方放完料后并归位后，也仍然会留下氮气等保护气体团，同时，也有效防止了下模腔上平面的高温金属物料被氧化。

6.模具内直接给料无需耙平

自动平整布料斗8下面与布料斗底板9紧密连接，分别与料斗液压缸10和料斗底板液压缸11连接，待接到PLC模块自控系统信号指令后，也就是A处的位置，同时将其推倒液压机下模17的下模腔正上方，运行到B处的位置；料斗底板液压缸11接到PLC模块自控系统信号指令后，立刻后拉，将布料斗底板9向后打开，处于C处位置，自动平整布料斗8内的粉状料通过各自的隔板的无数个孔洞，直接落入下模腔，而且，上表面形成无数个微小的“波浪”状，见图6形状，基本属于比较平整状态，也无需再耙平，液压机上模16可直接下行，进行等静压压出制品。

附图说明

图1为本申请一种粉状料定量布料装置结构示意图；

图2为布料斗送入压模系统的结构示意图；

图3为布料斗的结构示意图；

图4为图3的内部方格结构示意图；

图5为粉状料由计量仓落入布料斗中的初始状态示意图；

图6为采用氮气吹向粉状料后的粉状料表面状态示意图。

附图标记记录如下：

1-料仓，2-加热螺旋给料机，3-计量仓，4-保温层，5-压力传感器，6-计量仓底板，7-计量仓液压缸，8-布料斗，9-布料斗底板，10-料斗液压缸，11-料斗底板液压缸，12-氮气管，13-耙平总成，13.1-齿条，13.2-双头电机，13.3-轴杆，13.4-齿轮，14-耙齿，15-液压机，16-上模，17-下模，18-下模底板，19-底座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种粉状料定量布料装置(参见图1-4)，包括料仓1和加热螺旋给料机2；料仓1的出料口与加热螺旋给料机2进料口固定连接；外侧安装保温层4的计量仓3上安装有压力传感器5；加热螺旋给料机2的出料口插装在计量仓3的入口内；计量仓3的计量仓底板6安装在计量仓液压缸7的输出端的端部；布料斗8位于计量仓3的下方；布料斗底板9位于布料斗8的下方且与布料斗8贴合，料斗液压缸10的输出端安装在布料斗8的侧壁，料斗底板液压缸11的输出端安装在布料斗底板9的侧边，料斗液压缸10和料斗底板液压缸11平行且同向设置；所述的布料斗8顶部设置氮气管12，耙平总成13固定在设置在布料斗8侧壁上的支撑座上。

在上述实施例的基础，还可以做出如下的改进，以下的改进可以是单独或者组合实施：

还包括压模系统，所述的压模系统包括上模16和下模17；上模16安装在液压机15的输出端，下模17固定安装在底座19上，下模17的下模腔底部设置下模底板18。

所述的布料斗8的内部由隔板分成多个方格。

所述的压力传感器至少为1个；压力传感器为2个/3个/4个，均匀安装在计量仓保温层的外侧，且多个压力传感器的时候，多个压力传感器在同一平面上，计量仓的计量仓保温层外侧焊接多个压杆，压杆位于同一平面上，压杆与压力传感器接触。

所述的加热螺旋给料机2为在螺旋给料机的输料管外侧缠绕电阻丝20，保温层包裹在缠绕电阻丝20的螺旋给料机外侧。

所述的加热螺旋给料机2与电机通过联轴器连接。

所述的耙平总成13包括双头电机13.2，双头电机13.2两侧的轴杆13.3的端部安装齿轮13.4，每个齿轮13.4与一根齿条13.1咬合，两根齿条13.1的前端通过横杆安装耙齿14。

在上述实施例的基础上，采用上述设计的设备进行布料的方法如下：

一种粉状料定量布料平整布料方法(参见图1-6)，采用如下的方法进行布料：粉状料由料仓1的出料口落入加热螺旋给料机2，PLC模块发出信号给电机，电机驱动加热螺旋给料机2转动，加热螺旋给料机2外壁上缠绕的电阻丝20通电，加热螺旋给料机2既能做到定量给料，又可对物料进行保温或升温加热，粉状料由加热螺旋给料机2的出口掉落在计量仓3内，计量仓既能对常温物料定量计量，又可对300～950℃的高温度物料进行定量计量，计量仓3外侧连接的压力传感器5记录数据，并将数据传给PLC模块；PLC模块控制计量仓液压缸7运动，进而带动计量仓底板6移动，打开计量仓3，粉状料落入计量仓3下方的布料斗8中；PLC模块先发出信号控制耙平总成13带动耙齿14将粉状料耙平；然后PLC模块发出信号控制与氮气管12连通的供气装置开启，氮气由氮气管12上开的氮气孔喷出，吹向布料斗8内的粉状料；PLC模块同时启动料斗液压缸10和料斗底板液压缸11同步运动，将布料斗8送到上模16和下模17之间且位于下模17的下模腔上方；PLC模块控制料斗底板液压缸11收回，料斗底板液压缸11带动布料斗底板9收回，粉状料由布料斗8内的各个方格中落入下模17的下模腔中并位于下模底板18上，PLC模块发出信号控制料斗液压缸10和料斗底板液压缸11收回，PLC模块发出信号启动液压缸15，液压缸15带动上模16向下运动对下模腔中粉状料进行压制。

1.料仓

首先将制备好的常温冷态粉状料或者颗粒料，甚至是0～300℃低温或者300～950℃高温散状料，从料仓1(料仓1设计为保温料仓，保温料仓是在料仓的外侧加装保温材料层)的入口加入料仓1，料仓1可采用普碳钢、304、316L、310S等材质的钢板进行焊接；

2.料仓出料

料仓1的出料口与加热螺旋给料机2的进料口连接，二者可进行硬连接，采用法兰盘连接。

3.加热螺旋给料机

加热螺旋给料机2为多功能装置，其外壳设有加热电阻丝，电阻丝“-”极和电阻丝“+”极与电源连接，可以对加热螺旋给料机2内的物料进行电加热，功率可调，一般在3min可使物料再升温50～100℃；加热螺旋给料机存料量可根据压制的制品重量进行设计，一般是压制的制品3～6倍。

加热螺旋给料机可采用310S、Cr25Ni20Si2等材质的钢板进行焊接或铸造。

加热螺旋给料机2的给料速度和开停时间，可由PLC模块自控系统发出的信号指令进行。

4.加热螺旋给料机与高温定量计量仓连接

加热螺旋给料机2的出料口是插入计量仓3的进料口的，不能硬连接。

5.计量仓

计量仓3为高温定量计量仓，可以给常温冷态粉状物料定量计量给料外，还可对温度达到300～950℃的高温物料进行定量计量。

本发明装置的计量仓3容积是制品的重量散状物料需要容积的1.5～2倍即可，计量仓3采用316L、310S等耐热不锈钢板焊接，计量仓3安装有保温层4，保温层4的保温外壳采用普碳钢钢板焊接，保温外壳和计量仓仓壁中间采用80～200mm厚的硅酸铝保温棉进行保温，使计量仓保温外壳温度低于50℃，压力传感器5可采用传统常规的压力传感器元件，并与PLC模块自控系统连接，实现自动化计量控制。

计量仓3的下出口处设有计量仓底板6，靠PLC模块自控系统信号指令对计量仓底液压缸7控制，进行间歇式开关进而对下料、给料进行控制。

本装置的主要部件和辅助部件均为一体，均不能与其它部件进行硬连接。

6.送料、耙平布料

计量仓3下的计量仓底板6的下面，设有一个自动平整布料斗8，布料斗8内部是由隔板隔成多个格子，其上面设有耙齿14和带动耙齿往复运动的耙平总成13。自动平整布料斗8的容积是制品重量所需要粉状物料容积的1.2～1.5倍，也就是说是根据制品重量所需要粉状物料的容积特别设计的，当计量仓3按设定重量要求给完料后，其粉状物料全部装入自动平整布料斗8而又不至于溢出，并且还超过了隔板上平面，耙平总成13在接到PLC模块自控系统信号后，驱动耙齿14往复1～2次，耙平自动平整布料斗8上平面的粉状料，等待再PLC模块自控系统新的工作信号指令。

计量仓3、布料斗8、隔板、布料斗底板9、耙齿14可采用316L、310S等材质的钢板进行焊接或铸造。

7.设置了防氧化结构

自动平整布料斗8上面的四周，采用铜管或不锈钢管设立了氮气管12，氮气管12上具有均匀布置的氮气孔，向自动平整布料斗8内平面吹入氮气或其它保护气体，其气体压力为300～1800Pa，使布料斗8上面形成氮气等保护气体团，从而有效防止了布料斗8上平面的高温金属物料被氧化；在下模腔上方放完料后并归位后，也仍然会留下氮气等保护气体团，同时，也有效防止了下模腔上平面的高温金属物料被氧化。

8.模具内直接给料无需耙平

布料斗8下面与布料斗底板9紧密贴合，分别与料斗液压缸10和料斗底板液压缸11连接，待接到PLC模块自控系统信号指令后，同时将其推倒液压机下模17的下模腔正上方；料斗底板液压缸11接到PLC模块自控系统信号指令后，立刻后拉，将布料斗底板9向后打开，布料斗8内的粉状料通过各自的隔板的无数个孔洞，直接落入下模腔，而且，上表面形成无数个微小的“波浪”状，见图6形状，基本属于比较平整状态，也无需再耙平，液压机上模16可直接下行，进行等静压压出制品。

本发明专利的装置，可以不用在下模腔内进行耙平，给料、放料即可为平整状态，而且还可布0～300℃的低温和300～950℃高温粉状料。

9.液压机

液压机15是对加入下模腔的常温或高温物料进行冷等静压或热等静压，压制制品的装置。

主要由上模16、下模17、底板18、底座19等组成。

10.PLC模块

PLC模块自控系统是本专利各装置和机构协调控制的“大脑”，指令发出时间可精确到0.1秒。

料仓1与加热螺旋给料机2进行直接的硬连接，加热电阻丝持续的不停加热工作，PLC模块给加热螺旋给料机2的加热电机工作指令信号，5秒中后减慢速度，PLC模块自控系统根据计量仓3的压力传感器5反馈回来的信号，确定何时停止加热螺旋给料机驱动机构---电机，加热螺旋给料机2停止工作；

PLC模块自控系统给计量仓底板6一个打开的指令信号，2秒钟全部放出物料，再关闭，电机和压力传感器5再继续工作；

自动平整布料斗8接受物料后，耙齿往复运动耙平总成13开始耙平工作，4秒钟完成2次耙平工作；

料斗液压缸10和料斗底板液压缸11同时向前运动，2秒钟达到位置，料斗底板液压缸11后抽，用时0.5秒钟，1秒钟后，料斗液压缸10向后运动，料斗底板液压缸11复位，0.5秒后，二者2秒钟后复位。

完成整改工作循环，并进行周而复始的工作。

液压机上模16两秒钟前可是下压工作，本过程为38秒钟完成一个压制循环，再进行周而复始的循环工作。

所有的工作指令信号均由PLC模块自控系统提供。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种粉状料定量布料平整布料方法，采用粉状料定量布料装置，所述粉状料定量布料装置包括料仓(1)和加热螺旋给料机(2)；料仓(1)的出料口与加热螺旋给料机(2)进料口固定连接；外侧安装保温层(4)的计量仓(3)上安装有压力传感器(5)；加热螺旋给料机(2)的出料口插装在计量仓(3)的入口内；计量仓(3)的计量仓底板(6)安装在计量仓液压缸(7)的输出端的端部；布料斗(8)位于计量仓(3)的下方；布料斗底板(9)位于布料斗(8)的下方且与布料斗(8)贴合，料斗液压缸(10)的输出端安装在布料斗(8)的侧壁，料斗底板液压缸(11)的输出端安装在布料斗底板(9)的侧边，料斗液压缸(10)和料斗底板液压缸(11)平行且同向设置；所述的布料斗(8)顶部设置氮气管(12)，耙平总成(13)固定在设置在布料斗(8)侧壁上的支撑座上；所述的布料斗(8)的内部由隔板分成多个方格；所述的耙平总成(13)包括双头电机(13.2)，双头电机(13.2)两侧的轴杆(13.3)的端部安装齿轮(13.4)，每个齿轮(13.4)与一根齿条(13.1)咬合，两根齿条(13.1)的前端通过横杆安装耙齿(14)；还包括压模系统，所述的压模系统包括上模(16)和下模(17)；上模(16)安装在液压机(15)的输出端，下模(17)固定安装在底座(19)上，下模(17)的下模腔底部设置下模底板(18)；所述的加热螺旋给料机(2)为在螺旋给料机的输料管外侧缠绕电阻丝(20)，保温层包裹在缠绕电阻丝(20)的螺旋给料机外侧；其特征在于，采用如下的方法进行布料：粉状料由料仓(1)的出料口落入加热螺旋给料机(2)，PLC模块发出信号给电机，电机驱动加热螺旋给料机(2)转动，加热螺旋给料机(2)外壁上缠绕的电阻丝(20)通电，加热螺旋给料机(2)既能做到定量给料，又可对物料进行保温或升温加热，粉状料由加热螺旋给料机(2)的出口掉落在计量仓(3)内，计量仓(3)既能对常温物料定量计量，又可对300～950℃的高温度物料进行定量计量，计量仓(3)外侧连接的压力传感器(5)记录数据，并将数据传给PLC模块；PLC模块控制计量仓液压缸(7)运动，进而带动计量仓底板(6)移动，打开计量仓(3)，粉状料落入计量仓(3)下方的布料斗(8)中；PLC模块先发出信号控制耙平总成(13)带动耙齿(14)将粉状料耙平；然后PLC模块发出信号控制与氮气管(12)连通的供气装置开启，氮气由氮气管(12)上开的氮气孔喷出，吹向布料斗(8)内的粉状料；PLC模块同时启动料斗液压缸(10)和料斗底板液压缸(11)同步运动，将布料斗(8)送到上模(16)和下模(17)之间且位于下模(17)的下模腔上方；PLC模块控制料斗底板液压缸(11)收回，料斗底板液压缸(11)带动布料斗底板(9)收回，粉状料由布料斗(8)内的各个方格中落入下模(17)的下模腔中并位于下模底板(18)上，PLC模块发出信号控制料斗液压缸(10)和料斗底板液压缸(11)收回，PLC模块发出信号启动液压机(15)，液压机(15)带动上模(16)向下运动对下模腔中粉状料进行压制。

2.根据权利要求1所述的一种粉状料定量布料平整布料方法，其特征在于，所述的压力传感器至少为1个。

3.根据权利要求2所述的一种粉状料定量布料平整布料方法，其特征在于，所述的压力传感器为2～4个。

4.根据权利要求1所述的一种粉状料定量布料平整布料方法，其特征在于，所述的加热螺旋给料机(2)与电机通过联轴器连接。

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