專利名稱：散裝材料傳送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括減重式送料器(loss-in-weight feeder)和其控制系統(tǒng)的材料傳送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在一些散裝材料傳送系統(tǒng)中，一些材料在被放入材料容器中時，只有在一些協(xié)助下才能一致且均勻的流出。在一個示例中，一種困難的材料可在材料容器中形成自支撐拱形或是架橋，這將在材料容器的出料口完全堵塞材料的流動。該送料器可排出處在架橋下的松散材料，因此由送料器流出的材料流動可能在材料容器中仍然有大量材料的時候就被停止了。第二種失效模式被稱作鼠洞，其為穿通材料的垂直取向的狹窄的隧道。鼠洞常形成在架橋之上且在材料容器的出料口處提供了受限制的材料流動通路。結(jié)果是在材料由頂部表面落入鼠洞中時出現(xiàn)零星或受限的材料的流動。通常流動在材料容器為空之前很久就已停止。較這些狀況的程度輕的狀況也可發(fā)生。在這些情形中，可形成架橋或鼠洞，其此后自動坍塌。盡管流進(jìn)送料器的材料流動可能未被完全停止，其仍然影響送料器性能的一致性。發(fā)明概述本發(fā)明的方法的一個實施例涉及一種散裝材料處理系統(tǒng)，其包括材料送料器、被配置為將材料排出至材料送料器的材料容器和被配置為振動該材料容器的振動器。該方法包括維持穩(wěn)定的流動，其包括a)周期性地計算和送料器運行中送料器的材料流動特性相關(guān)的過程變量，b)測定在選定的時間區(qū)間中的過程變量斜率，該過程變量斜率被定義為該過程變量的變化率，c)測定在過程變量斜率和閾值之間的差值，以及d)基于測定的該過程變量斜率和閾值之間的差值調(diào)整該振動器的運行。在一個實施例中，該過程變量斜率和閾值之間的差值標(biāo)示了材料容器中惡化的流動狀況。在另一個實施例中，該過程變量是由該公式計算得出的平均進(jìn)料因子
夸MF ^ VoMS
Γ r =-
flVg N其中FFavg是平均進(jìn)料因子，MF是經(jīng)過送料器的質(zhì)量流速率且％ MS是送料器的當(dāng)前馬達(dá)速度占送料器的最大馬達(dá)速度的比例，而N是預(yù)設(shè)的時間區(qū)間的數(shù)目。在本方法的一個實施例中，調(diào)整振動器的運行包括改變振動的幅度。在另一個實施例中，調(diào)整振動器的運行包括改變振動器的振動的頻率，或者調(diào)整振動器的運行包括在過程變量斜率和閾值之間的差值小于零時以預(yù)設(shè)的數(shù)量增加振動的幅度。在另一個實施例中，調(diào)整振動器的運行包括在過程變量斜率和閾值之間的差值小于零時增加振動的幅度，而在過程變量斜率和閾值之間的差值大于零時減少振動的幅度。在一個實施例中，選定的時間區(qū)間至少部分地基于用戶設(shè)定預(yù)設(shè)值，且該用戶設(shè)定預(yù)設(shè)值至少部分地取決于流經(jīng)送料器的材料的選定流動速率。
在一個實施例中，該方法還包括為振動器建立最小輸出， 并基于測定的在過程變量斜率和閾值之間的差值調(diào)整該振動器的最小輸出。在本方法的一個實施例中，振動器頻率為可調(diào)的，且該方法還包括將振動器頻率設(shè)定至由系統(tǒng)共振點決定的頻率。在一個實施例中，調(diào)整振動器的運行發(fā)生在材料容器中顯著的流動中斷之前。在本方法的一個實施例中，顯著的流動中斷的特征是流經(jīng)材料容器的材料流動速率顯著小于流經(jīng)材料送料器的材料流動速率。該方法還包括響應(yīng)材料容器中測定的流動狀況來調(diào)整閾值。其中流動狀況由在選定的周期中大致不變的過程變量標(biāo)示。在一個實施例中，該流動狀況由在選定的周期中大致不同的過程變量標(biāo)示。在一個實施例中，流動狀況和重量干擾相關(guān)。在另一個實施例中，流動狀況由一組狀況中獲得，其包括a)在由材料容器流出的質(zhì)量流的變動超過預(yù)設(shè)的值，b)垂直隧道，c) 架橋，和d)顯著的不出現(xiàn)負(fù)面流動狀況的時間。在本方法一個實施例中，基于過程變量斜率和閾值之間的差值調(diào)整振動器的運行包括在測定的過程變量斜率和閾值之間的差值在選定的時間周期之后大于零時減少振動幅度和振動頻率中的至少一個。該方法還包括基于材料容器中的填充水平調(diào)整振動器頻率和振動器幅度中的至少一個。在一個實施例中，散裝材料傳送系統(tǒng)包括散裝材料容器，接合在該散裝材料容器上的具有可變輸出的過程協(xié)助裝置，被設(shè)置來接收由該散裝材料容器而來的散裝材料的送料器，其還被配置為將該散裝材料傳輸通過該送料器，以及被配置為辨識和散裝材料流經(jīng)送料器的傳輸相關(guān)的趨勢并根據(jù)該趨勢引發(fā)材料協(xié)助裝置的可變輸出的變化的控制系統(tǒng)。在一個實施例中，該控制系統(tǒng)被配置為a)周期性地計算和送料器運行中送料器的材料流動特性相關(guān)的過程變量，b)測定在選定的時間區(qū)間中的過程變量斜率，該過程變量斜率被定義為該過程變量的變化率，c)測定在過程變量斜率和閾值之間的差值，以及d) 基于測定的該過程變量斜率和閾值之間的差值調(diào)整該振動器的運行。在系統(tǒng)的一個實施例中，過程協(xié)助裝置被安裝在材料容器之外。在一個實施例中， 該材料容器為不對稱進(jìn)料漏斗。在一個實施例中，該送料器為減重式送料器。在一個實施例中，該過程協(xié)助裝置為振動器。在另一個實施例中，該過程協(xié)助裝置由該組中選擇，其包括垂直攪拌器，氣囊，氣墊，空氣注入器，撞擊器，攪龍，水平攪拌器，聲波設(shè)備，聲學(xué)設(shè)備和機械式致動可變形內(nèi)襯。在一個實施例中，該過程協(xié)助裝置為動態(tài)可調(diào)的，以允許能量在未檢測到惡化流動狀況時的較低水平至在檢測到惡化流動狀況時的較高水平之間變動。在一個實施例中， 該趨勢和系統(tǒng)中的材料流動狀況相關(guān)。該材料流動狀況包括流經(jīng)容器的材料流動速率和流經(jīng)送料器的材料流動速率之間的顯著不一致。在一個實施例中，該趨勢和過程指示器相關(guān)，且控制器被配置為至少部分地根據(jù)該過程指示器改變過程協(xié)助裝置的輸出。該控制器至少部分地根據(jù)過程指示器和指示器閾值之間的比較改變可變輸出。在一個實施例中，該過程指示器包括在選定的時間區(qū)間內(nèi)的過程變量的改變速率。在一個實施例中，該過程變量是該送料器的特性。在一個實施例中，該過程變量可由以下公式確定
權(quán)利要求
1.一種在散裝材料處理系統(tǒng)中維持穩(wěn)定的流動的方法，該散裝材料處理系統(tǒng)具有材料送料器、被配置為將材料排出至材料送料器的材料容器和被配置為振動該材料容器的振動器，該方法包括a.周期性地計算和送料器運行過程中送料器的材料流動特性相關(guān)的過程變量；b.確定在選定的時間區(qū)間中的過程變量斜率，該過程變量斜率被定義為該過程變量的改變速率；c.確定在過程變量斜率和閾值之間的差值；以及d.基于步驟C中確定的該過程變量斜率和閾值之間的差值調(diào)整該振動器的運行。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述過程變量斜率和所述閾值之間的差值標(biāo)示了在所述材料容器中惡化的流動狀況。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述過程變量為由以下公式計算得出的平均送料因子f MF _tt%MSavg _ N其中，F(xiàn)Favg是平均進(jìn)料因子，MF是流經(jīng)送料器的質(zhì)量流速率，且％ MS是送料器的當(dāng)前馬達(dá)速度占送料器的最大馬達(dá)速度的比例，且N是預(yù)設(shè)的時間區(qū)間的數(shù)目。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，調(diào)整所述振動器的運行包括改變振動的幅度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，調(diào)整所述振動器的運行包括改變振動的頻率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，調(diào)整所述振動器的運行包括在步驟c中的差值小于零時將振動的幅度增加預(yù)設(shè)的量。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述過程變量是由以下公式計算得出的平均送料因子夸MF ti 0ZoMSFF =—-avg N其中FFavg是平均進(jìn)料因子，MF是經(jīng)過送料器的質(zhì)量流速率，% MS是送料器的當(dāng)前馬達(dá)速度占送料器的最大馬達(dá)速度的比例，而N是預(yù)設(shè)的時間區(qū)間的數(shù)目；且其中，調(diào)整所述振動器的運行包括在所述過程變量斜率和所述閾值之間的差值小于零時增加振動的幅度，而在所述過程變量斜率和所述閾值之間的差值大于或等于零時減少振動的幅度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選定的時間區(qū)間至少部分地基于用戶定義設(shè)定值。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述用戶定義設(shè)定值至少部分地基于流經(jīng)所述送料器的選定的材料流動速率。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括為所述振動器建立最小輸出；基于在步驟C中確定的差值調(diào)整所述振動器的最小輸出。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述振動器的頻率可調(diào)，且所述方法還包括設(shè)定所述振動頻率，以在由系統(tǒng)共振點決定的頻率下工作。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，調(diào)整所述振動器的運行發(fā)生在所述材料容器中顯著的流動中斷之前。
13.如權(quán)利要去12所述的方法，其中，所述顯著的流動中斷的特征在于流經(jīng)所述材料容器的所述材料流動速率和流經(jīng)所述材料送料器的材料流動速率明顯不同
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)所述材料容器中的流動狀況的檢測調(diào)整所述閾值。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述流動狀況的特征是所述過程變量在選定的周期內(nèi)大致不變。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述流動狀況的特征是所述過程變量在選定的周期大致變動。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述流動狀況和重量干擾相關(guān)。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述流動狀況由以下組中獲得，該組包括a)由材料容器流出的質(zhì)量流的變動超過預(yù)設(shè)的值，b)垂直隧道，c)架橋，和d)顯著的不出現(xiàn)負(fù)流動狀況的時間。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述調(diào)整步驟d包括在步驟c中確定的差值在選定的時間周期后大于零時減少振動器幅度和振動器頻率中的至少一個。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于所述材料容器中的填充水平調(diào)整振動器頻率和振動器幅度中的至少一個。
21.一種散裝材料傳送系統(tǒng)，其包括散裝材料容器；接合在該散裝材料容器上的具有可變輸出的過程協(xié)助裝置；被設(shè)置來接收由該散裝材料容器而來的散裝材料的送料器，其被配置為將該散裝材料傳輸通過該送料器；以及被配置為識別和散裝材料流經(jīng)送料器的傳輸相關(guān)的趨勢并根據(jù)該趨勢引發(fā)過程協(xié)助裝置的可變輸出的變化的控制系統(tǒng)。
22.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)被設(shè)置為a.周期性地計算和所述送料器運行過程中所述送料器的材料流動特性相關(guān)的過程變量；b.確定在選定的時間區(qū)間中的過程變量斜率，所述過程變量斜率被定義為所述過程變量的變化率；c.確定在所述過程變量斜率和閾值之間的差值；以及d.基于步驟C中確定的該過程變量斜率和閾值之間的差值調(diào)整所述過程協(xié)助裝置的運行。
23.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述過程協(xié)助裝置被安裝在所述材料容器的外側(cè)。
24.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述材料容器是非對稱進(jìn)料漏斗。
25.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述送料器是失重式送料器。
26.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述過程協(xié)助裝置是振動器。
27.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述過程協(xié)助裝置由下組中選擇，該組包括垂直攪拌器，氣囊，氣墊，空氣注入器，撞擊器，攪龍，水平攪拌器，聲波設(shè)備，聲學(xué)設(shè)備和機械式致動可變形內(nèi)襯。
28.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述過程協(xié)助裝置為動態(tài)可調(diào)的，以允許能量在未檢測到惡化流動狀況時的較低水平至在檢測到惡化流動狀況時的較高水平之間的可變施加。
29.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述趨勢和所述系統(tǒng)中的材料流動狀況相關(guān)。
30.如權(quán)利要求四的系統(tǒng)，其中，所述材料流動狀況包括流經(jīng)容器的材料流動速率和流經(jīng)送料器的材料流動速率之間的顯著不一致。
31.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中，所述趨勢和過程指示器相關(guān)，且所述控制器被配置為至少部分地基于所述過程指示器改變所述過程協(xié)助裝置的可變輸出。
32.如權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，所述控制器至少部分地基于過程指示器和指示器閾值之間的比較改變可變輸出。
33.如權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，所述過程指示器包括在選定的時間區(qū)間內(nèi)的過程變量的改變速率。
34.如權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中，所述過程變量是所述送料器的特性。
35.如權(quán)利要求33的系統(tǒng)，其中，所述過程變量由以下公式確定
36.如權(quán)利要求32的系統(tǒng)，其中，所述指示器閾值是基于材料處理特性。
37.一種用于具有材料送料器、被配置為將材料排出至送料器的材料容器和與所述材料容器接合的過程協(xié)助裝置的材料處理系統(tǒng)的方法，其包括a.在所述送料器的運行中確定與所述送料器的材料流動特性相關(guān)的過程指示器；b.確定在所述過程指示器和指示器閾值之間的差值；以及c.基于在步驟b中確定的差值調(diào)整所述過程協(xié)助裝置的運行。
38.如權(quán)利要求37的方法，其中，在所述過程指示器和所述指示器閾值之間的差值標(biāo)示了在所處材料容器中惡化的流動狀態(tài)。
39.如權(quán)利要求37的方法，其中，所述過程指示器包括在選定的時間區(qū)間內(nèi)過程變量的改變速率。
40.如權(quán)利要求39的方法，其中，所述過程變量是由以下公式計算得出的平均進(jìn)料因子
41.如權(quán)利要求39的方法，其中，所述過程協(xié)助裝置是振動器，且調(diào)整所述過程協(xié)助裝置的運行包括變動所述振動器的幅度和頻率中的至少一個。
42.如權(quán)利要求39的方法，其中，調(diào)整所述過程協(xié)助裝置的運行發(fā)生在所述材料容器中顯著的流動中斷之前。
43.如權(quán)利要求42的方法，其中，所述顯著的流動中斷的特征是流經(jīng)所述材料容器的材料流動速率和流經(jīng)所述材料送料器的材料流動速率明顯不同。
44.如權(quán)利要求39的方法，還包括響應(yīng)所述材料容器中的流動狀況的檢測來調(diào)整所述指示器的閾值。
45.如權(quán)利要求44的方法，其中，所述流動狀況的特征是過程變量在選定的周期內(nèi)大致不變。
46.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括 為所述過程協(xié)助裝置建立最小輸出；以及基于在步驟c中確定的所述差值調(diào)整所述過程協(xié)助裝置的最小輸出。
47.如權(quán)利要求46的方法，其中，所述過程協(xié)助裝置包括振動器且所述過程協(xié)助裝置的最小輸出是與所述材料處理系統(tǒng)的最低可運行振動器幅度大致相等的振動器幅度。
全文摘要
在一種具有材料送料器、可被配置為將材料排出至該材料送料器中的材料容器以及可被接合在該材料容器上的過程協(xié)助裝置的材料處理系統(tǒng)中，一種方法包括在所述進(jìn)料器運行中確定和該進(jìn)料器的材料流動特性相關(guān)的過程指示器，確定在所述過程指示器和指示器閾值之間的差值，和基于該過程指示器和指示器閾值之間的差值調(diào)整該過程協(xié)助裝置的運行。
文檔編號B01F15/02GK102159307SQ200980136167
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者曼紐爾·斯波里, 約翰·B·邁爾, 詹姆斯·T·福利, 賈森·K·丹尼爾 申請人:克特朗技術(shù)公司