CN112299057B - 基于阿基米德螺旋线的二级颗粒自动分布器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于阿基米德螺旋线的二级颗粒自动分布器，包括一级进入口，传输装置，二级进入口，旋转中心，旋转叶片，圆轴，一级隔板和二级隔板；一级进入口与传输装置连接；传输装置与二级进入口连接；二级进入口与旋转中心连接；旋转中心与旋转叶片连接。本发明集依靠重力作用使颗粒下落及在颗粒撞击作用下带动叶片自动旋转于一体，进而使大小不同的颗粒分布均匀，具有结构紧凑、颗粒分布均匀、颗粒保质率高等优点。

Description

基于阿基米德螺旋线的二级颗粒自动分布器

技术领域

本发明涉及机械运动方面，主要为在阿基米德螺旋线结构下的颗粒自动分布。

背景技术

颗粒分布器是一种典型的颗粒分布机械，广泛应用于日常生活、工业生产中。尤其随着国家大型机械装备的迅速发展，良好的颗粒分布器是颗粒工业生产正常运行的重要保障。颗粒分布器在运转的过程中容易发生颗粒分布不均匀、颗粒破损等，严重影响颗粒的质量与分布特性。采用自动分布式技术是对颗粒分布器安全可靠运行、节能等的重要保障。自动分布器的流道设计是进行颗粒自动分布的关键技术。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

现有的自动颗粒分布器主要采用电动装置作为颗粒分布的动力来源，存在能耗大、安全系数低等特点。在实际应用的过程中，采用电动装置的同时容易出现机械故障，维修成本较高，寿命低。现有的自动颗粒分布器对于落差较高的颗粒分布工况，多采用中心管式进行输运，由于没有从本质上改变颗粒的落差，因此颗粒最终的落地速度非常大，存在颗粒破损严重的缺点。此外，现有的颗粒分布装置由于颗粒重量的不同，导致细小颗粒分布在周边，而颗粒较大的颗粒聚集在中心，导致颗粒大小分布不均匀。因此，现有的自动分布式颗粒分布装置在工业生产应用中受到限制。

发明内容

本发明提供了一种基于阿基米德螺旋线的二级颗粒自动分布器。本发明通过依靠颗粒重力冲击基于阿基米德螺旋线所设计的旋转叶片，能够在仅仅依靠颗粒重力的情况下使颗粒大小均匀分布，具有结构紧凑、通用性强、节能减排等优点，满足了实际应用中的需要。详见下文描述：

一种基于阿基米德螺旋线的二级自动分布器，其特征在于，包括一级进入口、传输装置、一级隔板、二级隔板、二级进入口、圆轴、旋转叶片和旋转中心；一级进入口底部与传输装置顶部连接，且传输装置上布置一级隔板；传输装置底部与二级进入口顶部连接；二级进入口底部与旋转中心顶部通过圆轴连接；旋转中心底部与旋转叶片顶部连接，并在旋转叶片上布置二级隔板。

其中，所述一级进入口包括一级外部圆筒和一级内部分流装置，且一级外部圆筒与一级内部分流装置为无缝焊接在一起。

其中，所述二级进入口包括二级外部圆筒和二级内部分流装置，且二级外部圆筒与二级内部分流装置为无缝焊接在一起。

其中，所述一级进入口底部与传输装置顶部连接，传输装置均匀的阵列在一级进入口底部。

其中，所述旋转中心底部与旋转叶片顶部连接，旋转叶片均匀的阵列在旋转中心的底部。

其中，所述旋转叶片的型线为阿基米德螺旋线。

上述装置的运行步骤方法，包括以下步骤：

1)预启动

大小不同颗粒在一级进入口进入，撞击一级内部分流装置，使颗粒均匀进入传输装置，落入二级进入口，撞击二级内部分流装置，使颗粒均匀落到各个旋转叶片上，因颗粒自身重力对旋转叶片造成的冲击使得叶片旋转。需调节颗粒下落速度和数量，使得旋转叶片匀速旋转，通过观测下落颗粒分布情况，观察旋转叶片旋转速度，达到预期的旋转叶片旋转工况后锁定颗粒下落速度和数量，完成预启动；

2)正式运转

完成预启动后，保持预启动中颗粒的质量流量，旋转叶片在运行工况下稳定运行。

3)装置停止

减缓颗粒的下落数量，使得旋转叶片慢慢停止旋转。

本发明装置能够依靠重力作用使颗粒下落及在颗粒撞击作用下带动叶片旋转于一体，进而使大小不同的颗粒分布均匀，具有结构紧凑、通用性强等优点。

附图说明

图1是本发明提供的基于阿基米德螺旋线下的二级颗粒自动分布器的结构示意图；

图2是图1中一级进入口的组成示意图；

图3是图1中二级进入口的组成示意图；

图4是图1中一级进入口的尺寸标注图；

图5是图1的传输装置的尺寸标注图；

图6是图1的二级进入口的尺寸标注图；

图7是图1的旋转叶片的尺寸标注图；

图8是图1的旋转中心的尺寸标注图；

图中：

1-一级进入口；2-传输装置；3-一级隔板；4-二级进入口；5-二级隔板；6-圆轴；7-旋转叶片；8-旋转中心；

101-一级外部圆筒；102-一级内部分流装置；

401-二级外部圆筒；402-二级内部分流装置；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

针对背景技术中存在的问题，本发明提出了基于阿基米德螺旋线下的二级颗粒自动分布器，本发明实现了颗粒的均匀化、保质率高的分布，解决了现有的颗粒分布器存在的缺陷，详见下文描述：

本实施例披露了一种基于阿基米德螺旋线的二级自动分离器，如图1所示，包括一级进入口1、传输装置2、一级隔板3、二级进入口4、二级隔板5、圆轴6、旋转叶片7和旋转中心8。

为了实现颗粒自动均匀的进入传输装置2，一级进入口1由一级外部圆筒101和一级内部分流装置102组成，如图2所示，一级内部分流装置102为去除边缘空隙的外部弧体。

为了实现颗粒准确自动的落到旋转叶片7，二级进入口4由二级外部圆筒401和二级内部分流装置402组成，如图3所示，二级内部分流装置402为在底部开洞的球体的外部弧体。

为了实现所有颗粒经传输装置2准确进入二级进入口4，传输装置2上布置一级隔板3，如图5所示，一级隔板3无缝焊接在传输装置2上，且一级隔板3的长度与传输装置2的长度相同。

为了实现所有颗粒经旋转叶片7落下，旋转叶片7上需布置二级隔板5，如图7所示，二级隔板5无缝焊接在旋转叶片7上，且二级隔板5的长度与旋转叶片7的长度相同。

一级内部分流装置102球体直径计算公式如下：

其中，D₁为一级内部分流装置102球体直径；R₁为一级外部圆筒101的内半径；a₁为一级外部圆筒101壁厚；θ₁为内部分流装置102球体球心与外部圆筒101下界边缘的连线和外部圆筒101轴线的夹角。

球心到外部圆筒下界的距离d₁计算公式如下：

其中，d₁为一级内部分流装置102球心到外部圆筒下界的距离。

为了保证颗粒进入一级进入口1经过一级内部分流装置102均匀下落，如图4所示，一级内部分流装置102需满足：

D₁-d₁＜h₁ (3)

其中，h₁为一级外部圆筒101的高度。

为了保证颗粒经过一级进入口1的孔洞，完全均匀的进入各个传输装置2，如图5所示，传输装置2需满足：

l₁×sinα＞R₁ (4)

传输装置2顶部宽度需满足：

0＜b₂＜2R₁ (5)

传输装置2底部宽度需满足：

b′₂＝2R₂ (6)

其中，l₁为传输装置2长度；α为传输装置2与一级外部圆筒101的轴线的夹角；R₁为一级外部圆筒101的内半径；b₂为传输装置2顶部宽度；b₂’为传输装置2底部宽度。

为了保证颗粒进入二级进入口4经过二级内部分流装置402均匀下落，如图6所示，二级内部分流装置402需满足：

D₂-d₂＜h₂ (9)

其中D₂为二级内部分流装置402球体直径；R₂为二级外部圆筒401的内半径；a₂为二级外部圆筒401壁厚；θ₂为二级内部分流装置403球体球心与外部圆筒402下界边缘的连线和外部圆筒402的轴线的夹角；d₂为二级内部分流装置402球心到外部圆筒401下界的距离；h₂为二级外部圆筒401的高度。

为了保证颗粒经过二级进入口4的孔洞，完全均匀的进入各个旋转叶片7，如图7所示，基于阿基米德螺旋线设计旋转叶片，其阿基米德螺旋线公式如下：

旋转叶片7需要满足：

b₄＜R₃ (12)

其中，z为旋转叶片7的长度；γ为旋转叶片7与二级外部圆筒的轴线的夹角；R₂为二级外部圆筒401的内直径；a,b为常数；θ为变量；b₄为旋转叶片7的宽度；R₃为旋转中心8的半径。

下面简述本发明的工作过程：

预启动状况下，大小不同的颗粒以不同的数量和速度进入一级进入口1，经一级内部分流装置101均匀进入传输装置2，再进入二级进入口4，经二级内部分流装置402均匀的落入各个旋转叶片7，旋转叶片7经大量颗粒撞击，推动绕圆轴6旋转，观察旋转叶片7的旋转速度，达到预期工况，完成预启动。

保持预启动工况下颗粒的质量流量，继续运行。

运行停止工况下，减少颗粒的下落速度和下落量，使旋转叶片7慢慢停止。

综上所述，

本发明通过巧妙的利用下落物体和倾斜的以阿基米德螺旋线为边界的挡板之间的撞击，推动挡板绕轴自动转动，从而实现大小颗粒均匀分布；其主要特点是：完全依靠重力自行运转，不需要消耗能量，实现颗粒的均匀性分布并具有较好的保质效果，因此基于阿基米德螺旋线的二级颗粒自动分布器能够获得更好的效果。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

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 (3)

1.一种基于阿基米德螺旋线的二级颗粒自动分布器，其特征在于，包括一级进入口(1)、传输装置(2)、一级隔板(3)、二级进入口(4)、二级隔板(5)、圆轴(6)、旋转叶片(7)和旋转中心(8)；一级进入口(1)底部与传输装置(2)顶部连接，所述一级进入口(1)由一级外部圆筒(101)和位于一级外部圆筒(101)内部的一级内部分流装置(102)组成，且传输装置(2)上布置一级隔板(3)，一级隔板(3)无缝焊接在传输装置(2)上；传输装置(2)底部与二级进入口(4)顶部连接；所述二级进入口(4)由二级外部圆筒(401)和位于二级外部圆筒(401)内部的二级内部分流装置(402)组成；二级进入口(4)底部与旋转中心(8)顶部通过圆轴(6)连接；旋转中心(8)底部与旋转叶片(7)顶部连接，旋转叶片(7)均匀的圆周阵列在旋转中心(8)的底部，且旋转叶片(7)上布置二级隔板(5)，二级隔板(5)无缝焊接在旋转叶片(7)上；

所述旋转叶片(7)基于阿基米德螺旋线进行设计，且旋转叶片(7)满足下式：

b₄＜R₃；

其中，z为旋转叶片的长度；γ为旋转叶片与二级外部圆筒的轴线的夹角；R₂为二级外部圆筒的内直径；b₄为旋转叶片的宽度；R₃为旋转中心的半径；

所述一级外部圆筒(101)与一级内部分流装置(102)之间为无缝焊接，所述一级内部分流装置(102)为去除边缘空隙的外部弧体；

所述二级外部圆筒(401)与二级内部分流装置(402)之间为无缝焊接所述二级内部分流装置（402）为在底部开洞的球体的外部弧体；

所述一级内部分流装置(102)满足下列关系：

其中，D₁为一级内部分流装置所在球体的直径；R₁为一级外部圆筒的内半径；a₁为一级外部圆筒壁厚；θ₁为一级内部分流装置所在球体的球心与外部圆筒下界边缘的连线和外部圆筒轴线的夹角；

其中，d₁为一级内部分流装置球心到外部圆筒下界的距离；

D₁-d₁＜h₁；

其中，h₁为一级外部圆筒的高度；

所述二级内部分流装置(402)满足下列关系：

D₂-d₂＜h₂；

其中D₂为二级内部分流装置所在球体的直径；R₂为二级外部圆筒的内半径；a₂为二级外部圆筒壁厚；θ₂为二级内部分流装置所在球体球心与二级外部圆筒下界边缘的连线和二级外部圆筒的轴线的夹角；d₂为二级内部分流装置球心到二级外部圆筒下界的距离；h₂为二级外部圆筒的高度。

2.根据权利要求1所述的一种基于阿基米德螺旋线的二级颗粒 自动分布器，其特征在于，所述一级进入口(1)底部与传输装置(2)顶部连接，传输装置(2)均匀的阵列在一级进入口(1)底部，所述传输装置包括三个，三个传输装置分别对应一个所述边缘空隙。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于阿基米德螺旋线的二级颗粒自动分布器，其特征在于，传输装置(2)满足下列关系：

l₁×sinα＞R₁；

0＜b₂＜2R₁；

b₂’＝2R₂；

其中，l₁为传输装置长度；α为传输装置与一级外部圆筒的轴线的夹角；R₁为一级外部圆筒的内半径；b₂为传输装置顶部宽度；b₂’为传输装置底部宽度。

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