АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА ВПУСКА
AUTOMATIC INTAKE ADJUSTMENT

Настоящее изобретение относится к регулировке впуска для устройства подачи, предназначенного для подачи сыпучего материала, способу управления регулировкой впуска для подачи сыпучего материала, а также к очистительной машине, предназначенной для очистки сыпучего материала.
Сыпучий материал, например, зерно, семена, песок, пластиковый гранулят или другие сыпучие материалы, теперь можно очищать с помощью промышленных машин. Такой сыпучий материал загружается в такую машину, при этом желательно, чтобы эта загрузка происходила равномерно. Соответствующее устройство подачи известно, например, из документа WO 2015/036384 A2. Там описывается, что, когда сыпучий материал засыпается в соответствующую зону загрузки с целью загрузки, обычно образуется примерно конусовидная груда сыпучего материала. При очистке такой конусовидной груды распределение сыпучего материала было бы очень неравномерным по отношению к ширине груды, в то время как по бокам было бы мало сыпучего материала, в середине по существу конусовидной груды, которую необходимо очистить, было бы очень много сыпучего материала. Такое неравномерное распределение сыпучего материала приводит к неоптимальным результатам очистки, и могут растрачиваться ресурсы. Поэтому загрузка сыпучего материала в очистительную машину обычно осуществляется посредством устройства подачи или распределителя продукта, который содержит зазор между подпорной перегородкой и заслонкой подачи, который значительно ниже, чем груда сыпучего материала. Этот зазор позволяет равномерно укладывать сыпучий материал по всей его ширине, в соответствии с высотой зазора, и вводить его в очистительную машину.
Однако идеальная форма и размер зазора зависят от ряда факторов, например, от типа используемого сыпучего материала, зернистости используемого сыпучего материала, веса сыпучего материала, расхода используемого сыпучего материала, а также от свойств и параметров окружающей среды, например, температуры или влажности.
Поэтому известно обеспечение возможности ручного настраивания ширины зазора. Однако такое ручное настраивание является сложным и содержит ошибки. В частности, из-за большого количества различных параметров, которые необходимо соблюдать, требуется большой опыт для поиска идеального параметра. Кроме того, желаемый параметр может меняться со временем, например, из-за изменений в расходе.
В WO 2015/036384 используется устройство для измерения количества сыпучего материала с помощью поворотных устройств и угломерных устройств, которые определяют размер конусовидной горы сыпучего материала на основе угла. В зависимости от этого заслонка подачи открывается или закрывается соответственно с помощью жесткого соединения с серводвигателем.
Однако инородные примеси в сыпучем материале, размер которых превышает определенный зазор, могут привести к снижению расхода и даже к засорению или повреждению машины. Следовательно, параметры зазоров очистительных машин известного уровня техники обычно подходят только для узко ограниченных типов сыпучих материалов в узко ограниченных условиях и с узко ограниченными расходами.
При регулировке подачи зерна согласно DE3428672 (A1) движение заслонки подачи вызывается собственным весом двигающегося двигателя привода шпинделя, который соединен с заслонкой подачи. Положение двигателя устанавливается в зависимости от измеренных значений трех датчиков: датчика нижнего уровня, датчика верхнего уровня, а также датчика подпора. В частности, в случае сигнала от датчика верхнего уровня двигатель перемещается, и, таким образом, открывается заслонка подачи. Датчик подпора предназначен для предоставления безопасности и обеспечивает перемещение двигателя в обратном направлении так, что собственный вес очень мал, а заслонка подачи открывается под весом сыпучего материала. В случае сигнала датчика нижнего уровня шпиндель двигателя, в свою очередь, выдвигается так, что под весом двигателя заслонка подачи закрывается.
Согласно DE 3428672 A1 три используемых датчика расположены снаружи от пространства машины так, что пазы в конструкции необходимы для надежного определения степени заполнения пространства машины. Таким образом, внешняя конструкция датчиков хранит риски в отношении взрывозащиты, а также загрязненности. Кроме того, закрепление противовеса обеспечивает только максимальное открывание, что является предпочтительным в случае неожиданно больших инородных примесей.
Согласно настоящему изобретению предлагается устройство подачи и соответствующий способ для сыпучего материала, которые улучшают подачу сыпучего материала, например, в очистительную машину, в частности, в отношении равномерности распределения сыпучего материала, и в то же время обеспечивают высокий уровень безопасности.
Было показано, что для улучшения устройства подачи и обеспечения взрывобезопасности и безопасности пищевых продуктов, в частности, измерения уровня наполнения, внутреннее расположение датчиков, а также закрепление с возможностью поворота и весовой нагрузкой заслонки подачи являются предпочтительными.
Эти цели достигаются с помощью устройств и способов формулы изобретения.
В частности, настоящее изобретение относится к регулировке впуска для устройства подачи, предназначенного для подачи сыпучего материала, при этом устройство подачи ограничено корпусом машины. Внутри корпуса машины расположены подпорная перегородка, заслонка подачи, установленная с возможностью вращения, которая образует зазор между подпорной перегородкой и заслонкой подачи и соединена с осью вращения, а также нижний и верхний датчик для измерения количества сыпучего материала, которое находится в пространстве между подпорной перегородкой, заслонкой подачи и боковыми стенками корпуса машины. Устройство подачи дополнительно содержит двигатель в сборе, который расположен снаружи корпуса машины и жестко соединен с осью вращения. Двигатель в сборе выполнен с возможностью соединения с заслонкой подачи через ось вращения и образует противовес заслонке подачи. Двигатель в сборе содержит двигатель и направляющую, при этом двигатель выполнен с возможностью перемещения на направляющей на линейной оси, перпендикулярной оси вращения, чтобы изменять центр тяжести двигателя в сборе на линейной оси по отношению к оси вращения. Размер зазора между подпорной перегородкой и заслонкой подачи зависит от положения двигателя на линейной оси и веса сыпучего материала, который лежит на заслонке подачи.
В частности, датчики размещены на держателе датчиков на боковой стенке корпуса.
Дополнительно для измерения количества сыпучего материала используется не более двух датчиков.
Предпочтительно в качестве датчиков используются емкостные датчики.
Заслонка подачи и ось вращения соединены посредством устройства, которое выполнено таким образом, чтобы иметь возможность преобразования вращательного движения оси вращения в движение подъема и опускания заслонки подачи.
Двигатель в сборе содержит калибровочный груз, который выполнен с возможностью перемещения посредством удлиненных пазов в направлении линейной оси, чтобы изменять центр тяжести двигателя в сборе по отношению к оси вращения.
Согласно настоящему изобретению может использоваться любая форма текучего сыпучего материала, в частности зерно.
Настоящее изобретение также относится к очистительной машине с устройством подачи согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу регулировки впуска устройства подачи сыпучего материала, которое содержит внутри корпуса машины подпорную перегородку, заслонку подачи, установленную с возможностью вращения, которая образует зазор между подпорной перегородкой и заслонкой подачи и соединена с осью вращения, а также нижний и верхний датчик для измерения количества сыпучего материала, которое находится в пространстве между подпорной перегородкой, заслонкой подачи и боковыми стенками корпуса машины.
Двигатель в сборе, жестко соединенный с осью вращения, образует противовес заслонке подачи. Двигатель в сборе содержит двигатель и направляющую, при этом двигатель выполнен с возможностью перемещения на направляющей на линейной оси, перпендикулярной оси вращения двигателя в сборе, чтобы изменять центр тяжести двигателя в сборе на линейной оси по отношению к оси вращения. Благодаря перемещению двигателя и, таким образом, смещению центра тяжести двигателя в сборе относительно оси вращения уменьшается противовес, когда нижний датчик и верхний датчик сыпучего материала покрыты сыпучим материалом. Благодаря перемещению двигателя и, таким образом, смещению центра тяжести двигателя в сборе относительно оси вращения противовес увеличивается, когда нижний датчик не покрыт сыпучим материалом.
Движение двигателя предпочтительно осуществляется непрерывно или с одинаковыми интервалами.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения в качестве примера описаны ниже при помощи графических материалов. Однако эти варианты осуществления являются лишь примерными, чтобы дополнительно облегчить понимание настоящего изобретения специалистом в данной области техники. С другой стороны, примерные варианты осуществления не предназначены для ограничения объема охраны, который определяется только прилагаемой формулой изобретения.
Показаны:
фиг. 1: передний и два боковых вида в перспективе пустого устройства подачи;
фиг. 2: передний и два боковых вида в перспективе устройства подачи при эксплуатации во время заполнения;
фиг. 3: передний и два боковых вида в перспективе устройства подачи при эксплуатации в случае достижения нижнего датчика;
фиг. 4: передний и два боковых вида в перспективе устройства подачи при эксплуатации в случае достижения верхнего датчика;
фиг. 5: передний и два боковых вида в перспективе устройства подачи при эксплуатации;
фиг. 6: график изменения уровня наполнения и положения двигателя с течением времени;
фиг. 7: внутренний вид двигателя в сборе;
фиг. 8: внешний вид двигателя в сборе с калибровочным грузом.
Если не указано иное, элементы, имеющие одинаковые ссылочные позиции на графических материалах, описывают одни и те же элементы. Поэтому избыточные части описания не используются.
На фиг. 1—5 показано устройство подачи согласно настоящему изобретению. Составная фигура a) при этом представляет собой изображение снаружи и сбоку с двигателем в сборе, составная фигура b) представляет собой сечение спереди через устройство подачи вдоль линии A—A составляющей фигуры a), и составная фигура c) представляет собой вертикальное боковое сечение через устройство подачи вдоль линии B—B составной фигуры b).
На фиг. 1c) показано сечение через внутреннее пространство устройства подачи. Пространство 8 для сыпучего материала для сбора сыпучего материала 7 (не показан) ограничено боковыми стенками корпуса 1 машины, также называемого далее корпусом 1, подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи, установленной с возможностью вращения вокруг оси 59 вращения. Заслонка 5 подачи может быть соединена посредством рычажного механизма 51 с осью 29 вращения. Кроме того, соединение между осью 29 вращения и заслонкой 5 подачи может быть выполнено таким образом, чтобы преобразовывать вращательное движение оси 29 вращения в движение подъема и опускания заслонки 5 подачи. Для этого может использоваться, например, шарнирный рычажный механизм в качестве соединительного элемента.   Между подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи образован изменяемый зазор, который обеспечивает возможность прохождения сыпучего материала 7.
Не более двух датчиков, нижний датчик 31 и верхний датчик 32, расположены внутри корпуса 1 в пространстве 8 для сыпучего материала. Держатель 3 датчиков может быть прикреплен к корпусу снаружи так, чтобы датчики 31, 32 находились внутри корпуса. Уровень наполнения сыпучего материала в пространстве 8 для сыпучего материала может быть определен с помощью датчиков 31, 32. Держатель 3 датчиков выполнен таким образом, что его можно легко устанавливать и снимать, а также легко заменять снаружи. Кроме того, держатель 3 датчиков позволяет легко дооснащать различные машины.
На фиг. 1b) представлено сечение через пространство 8 для сыпучего материала, в которое засыпается текучий сыпучий материал 7 (не показан). Сыпучий материал подается через впускное отверстие 6 для продукта и накапливается в виде конусовидной груды между подпорной перегородкой 4 (не показана), заслонкой 5 подачи и боковыми стенками корпуса 1. Держатель 3 датчиков с нижним датчиком 31 и верхним датчиком 32 прикреплен к внутренней стороне корпуса 1. Например, можно использовать емкостные датчики, но также там можно использовать другие измерительные головки, такие как оптические датчики. Нижний датчик 31 при этом измеряет, покрыта ли вся ширина пространства 8 для сыпучего материала сыпучим материалом 7 и обеспечено ли вместе с этим распределение продукта по всей ширине машины. Нижний датчик 31 также называется датчиком нижнего уровня. Верхний датчик 32, также известный как датчик верхнего уровня, предоставляет информацию о том, превышен ли определенный уровень наполнения в пространстве 8 для сыпучего материала, что требует изменения зазора между подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи. Благодаря закрытию пространства 8 для сыпучего материала держателем 3 датчиков можно обеспечить максимально возможную защиту в отношении безопасности пищевых продуктов и взрывозащиты. Расположенные внутри датчики 31, 32 очищаются при эксплуатации потоком сыпучего материала 7 и поэтому требуют всего минимальных затрат на обслуживание.
На фиг. 1а) показан корпус 1, а также прикрепленный снаружи двигатель в сборе 2, который жестко соединен с осью 29 вращения. Двигатель 21, который выполнен с возможностью перемещения на линейной оси 28, и направляющая 22 расположены внутри двигателя в сборе. Передвижение происходит путем перемещения двигателя 21, например, на шпинделе, параллельно направляющей 22. Путем перемещения двигателя 21 центр тяжести двигателя в сборе 2 по отношению к оси 29 вращения может быть изменен. Если заслонка 5 подачи соединена с осью 59 вращения через рычажный механизм 51, можно создать противовес заслонке 5 подачи и сыпучему материалу 7, накопленному в пространстве 8 для сыпучего материала, и таким образом регулировать ширину зазора в зависимости от веса сыпучего материала 7. Для этого используются измеренные значения датчиков 31, 32. Если нижний датчик 31 не покрыт сыпучим материалом 7, двигатель 21 движется в направлении от оси 29 вращения до тех пор, пока не будет достигнут упор, или останется в этом положении. На фиг. 1а) двигатель 21 представлен в выдвинутом положении удаленно от оси 29 вращения, т. е. с максимально большим противовесом. Это положение также называется исходным положением. В этом положении зазор минимальный. При этом может быть целесообразным, чтобы всегда было предусмотрено небольшое отверстие или чтобы зазор был полностью закрыт. Если только нижний датчик 31 покрыт сыпучим материалом 7, положение двигателя не изменяется. Если оба датчика 31, 32 покрыты сыпучим материалом 7, двигатель 21 движется в направлении оси 29 вращения. В результате центр тяжести двигателя в сборе 2 смещается ближе к оси 29 вращения, а противовес заслонке 5 подаче и сыпучему материалу 7 уменьшается.
Двигатель в сборе 2, прикрепленный снаружи корпуса 1, также содержит снаружи на стороне, обращенной к корпусу, калибровочный груз 23, чтобы иметь возможность установить центр тяжести двигателя в сборе 2. Это обсуждается более подробно в описании фиг. 8.
На следующих фиг. 2—5 показано устройство подачи согласно изобретению при эксплуатации. При этом на составляющих фигурах от а) до с) показаны те же сечения или представления устройства подачи, что и на фиг. 1а)—с).
На фиг. 2 показано устройство подачи при эксплуатации вскоре после запуска. Двигатель 21 находится в исходном положении, т. е. размер зазора минимален. Сыпучий материал 7 направляется в пространство 8 для сыпучего материала через впускное отверстие 6 для продукта и накапливается там в виде конусовидной груды между подпорной перегородкой 4, заслонкой 5 подачи и боковыми стенками корпуса 1. Уровень наполнения сыпучего материала 7 в пространстве 8 для сыпучего материала все еще находится ниже нижнего датчика 31.
На фиг. 3 показано устройство подачи при эксплуатации при достижении сыпучим материалом 7 нижнего датчика 31 или датчика нижнего уровня. Пространство 8 для сыпучего материала по всей ширине покрыто сыпучим материалом 7, благодаря чему обеспечивается равномерный выпуск продукта. Двигатель 21 остается все еще в выдвинутом положении, т. е. с максимально возможным противовесом заслонке 5 подачи и сыпучему материалу 7, лежащему на ней.
На фиг. 4 показано устройство подачи при эксплуатации при достижении сыпучим материалом 7 нижнего датчика 31 или датчика нижнего уровня и верхнего датчика 32 или датчика верхнего уровня. Это означает, что количество поступающего сыпучего материала 7 больше, чем количество, выпускаемое через зазор между подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи. Таким образом, двигатель 21 приближается в направлении оси 29 вращения двигателя в сборе, в результате чего уменьшается противовес двигателя в сборе 2 заслонке 5 подачи, загруженной сыпучим материалом 7. В результате может открываться зазор между подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи. На фиг. 4d) показан фрагмент C пространства 8 для сыпучего материала.
На фиг. 5 показано устройство подачи при эксплуатации, при этом оба датчика 31, 32 все еще покрыты сыпучим материалом 7. Таким образом, поступающее количество все еще больше, чем выходящее количество, и, следовательно, двигатель 21 движется в направлении оси 29 вращения, в результате чего центр тяжести двигателя в сборе 2 смещается ближе к оси 29 вращения. В результате противовес заслонке 5 подачи, загруженной сыпучим материалом 7, дополнительно уменьшается, и заслонка может открываться дальше для увеличения производительности. На фиг. 5d) показан фрагмент C пространства 8 для сыпучего материала.
На фиг. 6 показан примерный график изменения количества заполняющего сыпучего материала 7 в пространстве 8 для сыпучего материала, а также соответствующего положения двигателя 21 во времени. Во время этапа S0, когда запускается машина, в пространстве 8 для сыпучего материала нет сыпучего материала 7, и двигатель 21 полностью выдвинут, так что максимальный противовес воздействует на заслонку 5 подачи. Далее пространство 8 для сыпучего материала заполняется сыпучим материалом 7. Когда достигнут нижний датчик 31, т. е. сыпучий материал распределен по всей ширине машины, изначально в положении двигателя 21 ничего не меняется. На этапе S1 нижний датчик 31 и верхний датчик 32 покрываются сыпучим материалом 7, и двигатель движется в направлении оси 29 вращения, в результате чего противовес на заслонке 5 подачи уменьшается, и она, таким образом, может далее открываться за счет веса сыпучего материала 7, воздействующего на заслонку 5 подачи. При этом в этом промежутке может осуществляться перемещение двигателя 21, например, каждый раз в течение промежутка в 500 мс с перерывом в 750 мс между ними, но также могут быть целесообразны и другие временные промежутки. Однако двигатель предпочтительно всегда перемещать с одной и той же скоростью или по одной и той же схеме.
На этапе S2 уровень наполнения сыпучего материала 7 в пространстве 8 для сыпучего материала снова падает ниже верхнего датчика 32 из-за увеличения количества выпуска или меньшей подачи, и движение двигателя останавливается. Поскольку уровень сыпучего материала в пространстве 8 для сыпучего материала остается выше нижнего датчика 31, двигатель не движется.
Перед этапом S3 пространство 8 для сыпучего материала снова заполняется, например, за счет увеличенной подачи, так что верхний датчик 32 также снова покрывается. Таким образом, двигатель 21 движется дальше в направлении оси 29 вращения, в результате чего заслонка 5 подачи может далее открываться благодаря меньшему противовесу из-за смещения центра тяжести двигателя в сборе 2 ближе к оси 29 вращения. Таким образом, выпуск продукта выше, и уровень наполнения сыпучего материала 7 на этапе S4 снова падает ниже верхнего датчика 32, поэтому движение двигателя останавливается. Таким образом, сыпучий материал 7 может дальше равномерно проходить по всей ширине заслонки 5 подачи с весовой нагрузкой.
На этапе S5 уровень наполнения сыпучего материала 7 в пространстве 8 для сыпучего материала падает настолько, что нижний датчик 31 больше не покрывается сыпучим материалом. Таким образом, двигатель 21 отдаляется от оси 29 вращения путем перемещения, чтобы сместить центр тяжести двигателя в сборе 2 дальше от оси 29 вращения и увеличить противовес заслонке 5 подачи. Таким образом, поток продукта через зазор между подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи меньше. Как только уровень наполнения снова достигает нижнего датчика 31 по причине меньшего выпуска продукта, движение двигателя останавливается, как на этапе S6. Подача продукта слабее, поэтому уровень наполнения на этапе S7 снова падает ниже нижнего датчика 31. Двигатель 21 движется до тех пор, пока он не окажется в исходном положении, и машина может работать полностью на холостом ходу.
В итоге двигатель 21 перемещается в направлении от оси 29 вращения, чтобы сместить центр тяжести двигателя в сборе 2 таким образом, чтобы противовес на заслонке 5 подачи был выше, пока нижний датчик 31 не покрыт сыпучим материалом. Если двигатель 21 находится в исходном положении, он остается в этом положении. Если нижний датчик 31 покрыт сыпучим материалом 7, двигатель не движется. Если двигатель 21 перемещается в момент достижения сыпучим материалом 7 нижнего датчика 31, движение останавливается. Если нижний датчик 31 и верхний датчик 32 покрыты сыпучим материалом, двигатель 21 перемещается в направлении оси 29 вращения так, что центр тяжести двигателя в сборе 2 смещается ближе к оси вращения. Вследствие этого уменьшается противовес заслонке 5 подачи, и больше сыпучего материала 7 может быть выпущено через зазор между подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи. Поскольку заслонка 5 подачи установлена с возможностью вращения вместе с противовесом двигателя в сборе 2, даже большие и тяжелые посторонние примеси могут проходить через зазор между подпорной перегородкой 4 и заслонкой 5 подачи, нажав на заслонку 5 подачи с весовой нагрузкой, что предотвратит засорение или повреждение устройства подачи.
На фиг. 7 показано сечение двигателя в сборе 2 с двигателем 21, который выполнен с возможностью перемещения с помощью направляющей 22 на линейной оси 28, которая перпендикулярна оси 29 вращения двигателя в сборе.
На фиг. 8 показан внешний вид двигателя в сборе 2 с калибровочным грузом 23, который выполнен с возможностью перемещения в направлении линейной оси 28 через удлиненные пазы 24. В результате центр тяжести двигателя в сборе 2 относительно оси 29 вращения может регулироваться в зависимости от характеристик каждой отдельной очистительной машины. Этот процесс необходимо выполнить только один раз при вводе в эксплуатацию. Передвижение калибровочного груза 23 наружу, то есть от оси 29 вращения, приводит к более высокому противовесу двигателя в сборе 2 заслонке 5 подачи, в то время как передвижение ближе к оси 29 вращения приводит к уменьшению противовеса двигателя в сборе 2 заслонке 5 подачи.
С помощью настоящего изобретения можно обеспечить постоянный поток продукта в виде сыпучего материала 7 по всей ширине машины без необходимости ручной настройки во время работы. Благодаря заслонке 5 подачи с весовой нагрузкой даже большие и тяжелые инородные примеси могут проходить через зазор, тем самым предотвращая засорение или повреждение машины. Управление посредством не более двух датчиков 31, 32 является простым, надежным и не требует частого обслуживания, поскольку датчики 31, 32 очищаются во время работы благодаря потоку продукта. Благодаря закрытой конструкции и внутреннему креплению датчиков 31, 32 зона 21 защиты ATEX также может поддерживаться внутри корпуса 1, а зона 22 защиты ATEX – снаружи корпуса 1. Также благодаря закрытой конструкции обеспечивается безопасность пищевых продуктов.
Перечень ссылочных обозначений:
1 Корпус
2 Двигатель в сборе
21 Двигатель
22 Направляющая
23 Калибровочный груз
24 Удлиненные пазы
28 Линейная ось двигателя
29 Ось вращения двигателя в сборе
3 Держатель датчиков
31 Нижний датчик
32 Верхний датчик
4 Подпорная перегородка
5 Заслонка подачи
51 Рычажный механизм
59 Ось вращения заслонки подачи
6 Впускное отверстие для продукта
7 Сыпучий материал
8 Пространство для сыпучего материала
S1—S7 Примерные этапы способа