一种用于超高温蒸发环境的加料装置
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410846637.6 | 申请日 | 2024-06-27 |
| 公开(公告)号 | CN118634735A | 公开(公告)日 | 2024-09-13 |
| 申请人 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所); | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 李震睿; 陈大鹏; 李逢杰; 张文青; 曾鹏; | 第一发明人 | 李震睿 |
| 权利人 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所) | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶集团有限公司第七一二研究所) | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：湖北省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：湖北省武汉市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：湖北省武汉市洪山区南湖汽校大院 | 邮编 | 当前专利权人邮编：430064 |
| 主IPC国际分类 | B01J4/00 | 所有IPC国际分类 | B01J4/00 ; G01S17/08 ; G01S7/48 ; G01S7/481 ; G01F23/22 ; G01F23/28 ; G01F23/292 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 6 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 武汉凌达知识产权事务所 | 专利代理人 | 刘念涛; 宋国荣; |
| 摘要 | 本 发明 专利 公开了一种用于超高温 蒸发 环境的加料装置，包括 电机 、 变频器 、储料仓、出料仓、搅拌轴、搅拌 块 、加料口、进料 阀 、进料 导管 、激光测距仪和PLC 控制器 ，物料通过加料口进入储料仓，电机受变频器控制转动从而带动搅拌轴和搅拌块转动，将储料仓的物料带入到出料仓中搅拌块的通道中，经由进料阀和进料导管进入超高温环境，同时激光测距仪监测超高温环境中的熔融物料液面，通过PLC控制器实时控制加料速度；本发明专利通过自动化机械手段，实现了在极端超高温环境下实时监控、自我调节的加料方式，实现节省人 力 、防止危害和避免人工失误等弊端，保证生产安全连续稳定进行。 | ||
| 权利要求 | 1.一种用于超高温蒸发环境的加料装置，其特征在于：包括出料仓（4）和位于出料仓（4）上方的储料仓（3），储料仓（3）顶部设有电机（1）和加料导管（8），加料导管（8）具有加料口（7），还包括与电机（1）连接的变频器（2）、与变频器（2）连接的PLC控制器（13）以及与PLC控制器（13）连接的激光测距仪（11），激光测距仪（11）安装于测距导管（12）顶端，储料仓（3）内设有连接电机（1）输出轴的搅拌轴（5），出料仓（4）内设有连接搅拌轴（5）的搅拌块（6），出料仓（4）出口处通过进料阀（9）连接进料导管（10），所述的激光测距仪（11）包括信号发射模块（111）、信号接收模块（112）、信号处理模块（113）、测距模块（114）和输出模块（115），信号处理模块（113）包括对信号进行滤波的滤波单元（1131）、对滤波单元（1131）处理后的信号进行放大的放大单元（1132）和将放大单元（1132）处理后的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元（1133），测距模块（114）包括测算激光脉冲发射和脉冲接收之间时间差的时间测算单元、测算激光传播速度的速度测算单元和测算激光测距仪到液面距离的距离测算单元，输出模块（115）上分别连接脉冲发射计量表（1151）和脉冲接收计量表（1152），测距导管（12）和进料导管（10）分别连通超高温环境（14），激光测距仪（11）通过测距导管（12）发射激光脉冲信号到超高温环境（14）中熔融物料液面，信号接收模块（112）接收后经信号处理模块（113）处理然后发送至测距模块（114），测距模块（114）通过激光脉冲反射时间计算液面距离。 |
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| 说明书全文 | 一种用于超高温蒸发环境的加料装置技术领域背景技术[0003] 实际生产中，随着超高温环境原料的不断蒸发，原料液位也随之下降，这就需要从外界通过加料装置将原料加到反应环境内，使液位保持在合理范围内。液位过高或过低将影响反应产物的性质，同时也会缩短反应器的使用寿命。 [0004] 现有技术中，通常采用人工观察液位情况，由于超高温环境往往伴随着极强的亮光，人工观察容易产生误差。 [0005] 超高温反应环境经常处于隔绝空气的状态，且具有一定危险性，不便于人工操作加料。人工加料也难以根据液位，来判断和控制加料速度和总量。 发明内容[0006] 针对上述液位控制的重要性以及常规观察、判断存在的问题，本发明专利提供一种用于超高温蒸发环境的全自动监测控制加料装置，不仅能减少人工成本，实现 自动化操作，同时还能够更好地控制反应器内的液位，确保生产顺利稳定进行。 [0007] 本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于超高温蒸发环境的加料装置，包括出料仓和位于出料仓正上方的储料仓，储料仓顶部设有电机和加料导管，加料导管具有加料口，物料通过加料口进入储料仓，还包括与电机连接的变频器、与变频器连接的PLC控制器以及与PLC控制器连接的激光测距仪，激光测距仪连接测距导管，激光测距仪安装于测距导管顶端，储料仓内设有连接电机输出轴的搅拌轴，出料仓内设有连接搅拌轴的搅拌块，出料仓出口处通过进料阀连接进料导管，所述的激光测距仪的主要模组包括信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块、测距模块和输出模块，其中信号发射模块用于发射脉冲激光，信号接收模块用于接收脉冲激光反射回来的信号，信号处理模块用于对接收到的信号进行滤波、放大、信号转换等处理，测距模块根据信号处理模块处理后的信号测算出测距距离，输出模块将测距模块测算出的距离进行传输到主机或显示器，信号处理模块包括对信号进行滤波的滤波单元、对滤波单元处理后的信号进行放大的放大单元和将放大单元处理后的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元，测距模块包括测算激光脉冲发射和脉冲接收之间时间差的时间测算单元、测算激光传播速度的速度测算单元和测算激光测距仪到液面距离的距离测算单元，输出模块上分别连接脉冲发射计量表和脉冲接收计量表，测距导管和进料导管分别连通最高温度超过1000K的超高温环境，激光测距仪通过测距导管发射激光脉冲信号到超高温环境中熔融物料液面，液面将脉冲信号反射回到激光测距仪，信号接收模块进行接收后经信号处理模块处理然后发送至测距模块，测距模块通过测量这些激光脉冲从发射到反射回来所需的时间综合计算液面距离。 [0008] 所述的一种用于超高温蒸发环境的加料装置，其测距导管侧面设有与惰性气体通道连通的气孔，通过气孔持续通入的惰性气体沿着导管向下方熔融物料液面进行吹扫，即可避免高温粉尘在导管内沉积遮挡激光束，也可有效避免高温损坏激光测距仪。 [0010] 所述的一种用于超高温蒸发环境的加料装置，其搅拌轴与电机之间设置减速器，减速器连接在电机正下方。 [0011] 所述的一种用于超高温蒸发环境的加料装置，其搅拌块与出料仓的侧壁之间的间隙不超过4mm。 [0013] 本发明专利的有益效果是：本发明专利采用激光测距仪实时监测超高温环境区域反应器内的液位，能够观察到超高温环境的精确状态，避免了超高温环境下，人工操作的强光危害和观察误差；通过变频电机和减速器的相互配合，能够有效调节搅拌块的旋转速度，再配合进料口的加料速度，可以精确控制装置的下料速度，解决了在超高温极端环境下，因为隔绝氧气的工艺要求、高温环境危险和不准确度，而难以采用人工加料的问题；物料均是通过相同的搅拌块通道和进料通道排出，避免了现有技术中间隙不均匀造成的卡料现象；关闭进料阀可以隔绝高温，同时打开加料口，可以实现无限补充物料，实现超高温环境的不间断加料，本发明专利结构合理、设计新颖，达到了稳定、连续、安全的工艺生产目标。 附图说明 [0015] 各附图标记为：1—电机，2—变频器，3—储料仓，4—出料仓，5—搅拌轴，6—搅拌块，7—加料口，8—加料导管，9—进料阀，10—进料导管，11—激光测距仪，111—信号发射模块，112—信号接收模块，113—信号处理模块，1131—滤波单元，1132—放大单元，1133—模数转换单元，114—测距模块，115—输出模块，1151—脉冲发射计量表，1152—脉冲接收计量表，12—测距导管，13—PLC控制器，14—超高温环境。 具体实施方式[0016] 下面结合附图和具体实施例对本发明专利作进一步的说明。 [0017] 如图1所示，本发明专利为一种用于超高温蒸发环境的全自动监测控制的加料装置，实现超高温反应环境中的加料工艺。如图1所示，包括出料仓4和位于出料仓4正上方的储料仓3，储料仓3顶部设有电机1和加料导管8，加料导管8具有加料口7，加料口7设置在加料导管8远离储料仓3一侧，物料通过加料口7进入储料仓3，还包括与电机1连接的变频器2、与变频器2连接的PLC控制器13以及与PLC控制器13连接的激光测距仪11，激光测距仪11连接测距导管12，激光测距仪11安装于测距导管12顶端，储料仓3内设有连接电机1输出轴的搅拌轴5，出料仓4内设有连接搅拌轴5的搅拌块6，出料仓4出口处通过进料阀9连接进料导管10，所述的激光测距仪11的主要模组包括信号发射模块111、信号接收模块112、信号处理模块113、测距模块114和输出模块115，其中信号发射模块111用于发射脉冲激光，信号接收模块112用于接收脉冲激光反射回来的信号，信号处理模块113用于对接收到的信号进行滤波、放大、信号转换等处理，测距模块114根据信号处理模块113处理后的信号测算出测距距离，输出模块115上分别连接脉冲发射计量表1151和脉冲接收计量表1152，将测距模块114测算出的距离传输到主机或显示器。 [0018] 如图2、图3和图4所示，信号处理模块113包括对信号进行滤波的滤波单元1131、对滤波单元1131处理后的信号进行放大的放大单元1132和将放大单元1132处理后的模拟信号转换为数字信号的模数转换单元1133，测距模块114包括测算激光脉冲发射和脉冲接收之间时间差的时间测算单元、测算激光传播速度的速度测算单元和测算激光测距仪到液面距离的距离测算单元；其中滤波单元1131、放大单元1132和模数转换单元1133既可以是如图2所示的并联关系，也可是如图3所示的串联关系。 [0019] 测距导管12和进料导管10分别连通最高温度超过1000K的超高温环境14，激光测距仪11通过测距导管12发射激光脉冲信号到超高温环境14中熔融物料液面，液面将脉冲信号反射回到激光测距仪11，信号接收模块112进行接收后经信号处理模块113处理然后发送至测距模块114，测距模块114通过测量这些激光脉冲从发射到反射回来所需的时间综合计算液面距离，加料导管8和进料导管10为不锈钢管件。 [0020] 所述的信号处理模块113包括对信号进行滤波，以去除噪声和干扰的滤波单元、对滤波单元处理后的信号进行放大，以提高信号强度的放大单元和将放大单元处理后的模拟信号转换为简易可识别的数字信号的模数转换单元。所述的测距模块114包括用于测算激光脉冲发射和脉冲接收之间的时间差的时间测算单元、用于测算出激光在测试环境中的传播速度的速度测算单元和用于根据速度测算单元测算出的传播速度和时间差测算出激光测距仪11到被测试物料液面的距离的距离测算单元。 [0021] 激光测距仪采用了先进的信号处理技术，显著提高了测距精度和速度，满足了现代高效率、高精度的测距需求。解决了传统测距仪在信号采集与处理过程中，普遍存在抗干扰能力差、采集速度慢、精度不高等问题。激光测距仪通过滤波单元的设计可有效避免粉尘、蒸气、震动、高温等因素的干扰，确保了信号传输的稳定性和测距结果的准确性。 [0023] 所述的测距导管12侧面设有与惰性气体通道连通的气孔，通过气孔持续通入的惰性气体沿着导管向下方熔融物料液面进行吹扫，即可避免高温粉尘在导管内沉积遮挡激光束，也可有效避免高温损坏激光测距仪11。 [0024] 电机1受变频器2控制转动，从而带动搅拌轴5和搅拌块6转动，将储料仓3内的物料带入到出料仓4中搅拌块6的通道中，经由进料阀9和进料导管10进入超高温环境，同时激光测距仪11监测超高温环境中的熔融物料液面并反馈信号到PLC控制器13，再通过PLC控制器13实时控制电机1的加料速度。 [0025] 将足量的原料由原料加入口加入加料机中后封闭原料加入口。所述进料阀9在正常生产中处于开启状态，当加料装置需要加料或处于故障状态需要拆装、清洗时，进料阀9为关闭状态。 [0026] 所述激光测距仪11安装于测距导管12顶端，激光测距仪11采用水冷不锈钢保护壳，所述的测距导管12为具有水冷夹层的不锈钢管，避免激光测距仪11所在位置温度过高。 [0027] 设定激光测距仪11测量距离上限距离H，通过PLC控制器13给变频器2编程，根据激光测距仪11测量液面高度，控制电机1加料速度，液面高度越低，加料速度越大。当液位上升为H时，关闭电机1，停止加料，避免液位过高。 [0028] 储料仓3为柱状腔室，加料口7、加料通道8、变频器2和电机1安装于储料仓3的上方，且电机1安装于储料仓3的中心，储料仓3的下方连接出料仓4，出料仓4的下方安装进料阀9，搅拌轴5垂直贯穿储料仓3，搅拌轴5上端连接电机1，下端焊接搅拌块6，搅拌块6安装在出料仓4中，且搅拌块6的上表面和下表面分别与出料仓4的上表面和下表面位于同一水平面上，搅拌块6上包括连接其上表面和下表面的下料通道，通道的直径大于物料的直径。 [0029] 搅拌块6填满出料仓4内部，仅留出一条略大于原料直径加料通道。所述的搅拌块6与出料仓4的侧壁之间的间隙不超过4mm。所述的搅拌轴5与电机1之间设置减速器，减速器连接在电机1正下方，且所述变频电机1和所述减速器均安装在所述储料仓3的上方。 [0030] 物料由加料口7和加料通道8进入储料仓3中，电机1通过搅拌轴5带动搅拌块6在出料仓4中转动，随着搅拌块6的旋转，储料仓3中的物料依次进入通道，随后通过进料阀9排出。本实施例中通过变频器2控制电机1的转速可以改变搅拌轴5以及搅拌块6的转速，从而影响整个装置下料的速度。 [0031] 本发明专利采用激光测距仪11实时监测反应器内的液位，能够观察到超高温环境的精确状态，避免了超高温环境下，人工操作的强光危害和观察误差。通过变频电机1和减速器的相互配合，能够有效调节搅拌块6的旋转速度，再配合进料口的加料速度，可以精确控制装置的下料速度，解决了在超高温极端环境下，因为隔绝氧气的工艺要求、高温环境危险和不准确度，而难以采用人工加料的问题。 [0032] 本发明激光测距仪11是与加料电机1、变频器2、PLC控制器13配合使用，当激光测距仪11测量出当前的液面高度后，PLC控制器13会将激光测距仪11的液位高度参数与工艺设定的液面高度上下限值自动进行对比，在主机屏幕上显示实时液面高度趋势图，并主动报警提示作业人员需要进行加料，作业人员在主机屏幕上设置搅拌电机转速、加料时间等参数，精准控制加料量，当加料后的液位高度到达工艺控制范围后加料电机会自动停止加料。 [0033] 物料均是通过相同的搅拌块6通道和进料通道排出，避免了现有技术中间隙不均匀造成的卡料现象。关闭进料阀9可以隔绝高温，同时打开加料口7，可以实现无限补充物料，实现超高温环境的不间断加料。达到了稳定、连续、安全的工艺生产目标。 [0034] 本发明专利可以实时监测加料情况，自动控制加料速度，具备自我疏通功能，并可以实时新填入物料的加料装置。 [0035] 综上，本发明专利达到预期效果。 [0036] 以上所述仅为本发明专利的优选实施例而已，所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明专利和简化描述,术语“设置”、“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，对于本领域的技术人员来说，本发明专利可以有各种更改和变化。凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。 |
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