專利名稱：從料斗及其類似物中排放材料的裝置的制作方法
從料斗及其類似物中排放材料的裝置
本發(fā)明涉及從統(tǒng)稱為料斗的料斗、糧倉或其類似物中的材料的排放。
谷物種植者必須排空其糧倉，這不僅是因為避免其中的谷物的浪費，而且是因為殘 留的谷物會招來昆蟲和害蟲，這些昆蟲和害蟲在下一季收獲和儲藏谷物時會侵蝕谷物。 谷物經(jīng)銷商發(fā)現(xiàn)谷物中有害蟲就會拒收谷物，因此農(nóng)夫必須防治谷物害蟲。
農(nóng)莊當(dāng)前使用的許多谷物料斗的底部非常淺，從而很難清除最后幾百公斤的谷物。 因此農(nóng)夫常常敲擊料斗以使谷物流動，而這會造成料斗機械損壞。
有時農(nóng)夫會鉆進料斗清除谷物，但這極危險；鉆進料斗的人會受到傷害，特別是， 如果排放料斗中材料的螺旋輸送機正在運轉(zhuǎn)。
此外，大量干料如谷物、混合物、化學(xué)品、藥物、肥料等從裝得很滿或裝得不滿的 料斗排放時，即使料斗的形狀最適合于排放，但由于材料形成一弧度，出口上方材料中 常常會出現(xiàn)真空，因此材料停止流動。在某些場合，材料在料斗中央排出，料斗四壁處 的材料在料斗的圓錐形底部上向下滑動，從而滯留在圓錐形底部上。
為解決該問題，農(nóng)夫通常使用料斗晃動器，但料斗晃動器有如下缺點
這類裝置通常工作在單一頻率下，即市電頻率(50或60Hz)，這對大多數(shù)料斗結(jié)構(gòu) 來說遠(yuǎn)非是最佳頻率。這些晃動器因此多數(shù)是無效的，因為它們提供的能量受到^"斗結(jié) 構(gòu)的限制而不是用來抖動料斗內(nèi)的固體顆粒。
現(xiàn)有料斗晃動器不是移動式的，它們用市電驅(qū)動。
還有一些系統(tǒng)，包括本發(fā)明人之一 James Francis McDiarmid的澳大利亞專利申請 No.2004201408的系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供一種一般在料斗出口處與料斗接觸的振動裝置， 從而使得料斗發(fā)生通常為聲波頻率的振動。
這類裝置的有效性隨料斗中的材料、料斗中材料的數(shù)量和所選頻率而改變。 本發(fā)明的目的是提供上述系統(tǒng)的一種變種，使得料斗中的材料的排放比原先更有效。
本發(fā)明包括一種最佳排放料斗中的大量干料的裝置，包括向料斗提供振動激勵的裝 置，所述激勵裝置包括隨時確定料斗及其材料的共振頻率后自動、連續(xù)改變該振動激勵 的頻率、把振動激勵的頻率保持在料斗及其材料的共振頻率上或接近振動頻率的裝置。
應(yīng)該看到，不管料斗中材料的狀態(tài)如何，上述的頻率改變可確保振動的最佳傳送和 料斗中材料的最有效抖動。
最好是，料斗達到共振頻率時，該裝置修正振動振幅，使得裝置運轉(zhuǎn)狀態(tài)和料斗材料的流動最佳。
該裝置包括一測量該裝置和料斗的振動的加速度計，起先變動振動頻率，直到加速 度計示出最佳振動，然后在該位置左右變動該頻率以保持最佳振動，盡管料斗振動的共 振頻率隨其材料和材料在料斗中所處部位而改變。
振動的初始頻率視料斗的一般特性而定可從下限或上限開始，然后向上或向下變 動，直到達到共振頻率。工作中，該頻率可在該最佳頻率上下在預(yù)定頻率范圍內(nèi)自動變 動，使得該裝置工作在最佳激勵頻率上。
最好是，本發(fā)明裝置與料斗的圓錐形底部相連，從而在會發(fā)生堵塞的部位提供最佳 激勵。
為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合


本發(fā)明一種特別應(yīng)用場合，該附圖與名稱為 "Hopper Emptying Device"的在先的澳大利亞專利申請No.2004201408說明書中的附圖 相同，只是表示出該裝置的一種可能布局。
參見附圖， 一料斗1包括一圓柱形頂部2和一圓錐形底部3。圓錐形底部3有一排 放區(qū)4。正常情況下，料斗中的材料流到排放區(qū)后流入料斗4正下方的螺旋輸送機(未 示出)。但是由于材料5壓實在圓錐形底部3中和/或料斗底部3的坡度不夠，因此材料 會在料斗內(nèi)滯留，倚在底壁3上而不流動。
為了排出料斗壁3上的材料5，在該實施例中，把該移動式裝置10裝到料斗壁3 上。振動裝置6包括一接觸料斗壁3的安裝板7。安裝板7最好用該板內(nèi)的電磁鐵固定 在料斗壁上。電磁鐵可由一移動式電源如車輛8中干電池的12或24V直流電供電。該 電源與一開關(guān)9連接，開關(guān)合上時，電流流過板7中的電磁鐵。電磁鐵的使用便于振動 裝置6從料斗的圓錐形底部裝入和卸下。
下面詳細(xì)說明也由移動式電源如12或24V直流干電池供電的振動裝置10。盡管在 該附圖中電源為車輛上的直流電源，但也可使用任何其它直流或交流電源。
本發(fā)明裝置包括一受微處理器控制的裝置，該裝置促使用來儲存大量干料的料斗或 與料斗類似結(jié)構(gòu)的排放。
該裝置的原理是向該結(jié)構(gòu)提供合適的振動激勵，造成材料抖動，從而促使材料流動。 該裝置滿足各式各樣工業(yè)的需要，這些工業(yè)依賴于有效處置顆粒狀干料，例如但不局限 于在食品加工、制藥、化學(xué)品制造、谷物儲存和貨運中的使用。
該裝置的工作原理是每一種結(jié)構(gòu)在一定自然頻率上發(fā)生特有的共振。
如應(yīng)用于料斗，在共振狀態(tài)下，該結(jié)構(gòu)會以最佳大小振動，從而使得顆粒材料界面 抖動。這一抖動與重力協(xié)同促使材料向下流動。對該裝置的主要要求是，控制振動裝置
4的頻率和振幅，使得在料斗的整個排空過程中把料斗或與料斗類似結(jié)構(gòu)保持在最佳共振 狀態(tài)下。
該裝置包括一裝在該振動發(fā)生器上或旁的加速度計。 一旦工作，該控制器生成開動 與料斗連接的振動器的低電平、低頻率電信號。用該加速度計連續(xù)監(jiān)控所造成的料斗的 振動。逐漸提高該振動頻率，自動調(diào)節(jié)振動振幅把料斗或與料斗類似結(jié)構(gòu)上的振動保持 在最佳大小上。
用測得的振動大小確定是否達到共振或接近共振狀態(tài)。 一旦達到共振或接近共振狀 態(tài)，振動振幅提高到使得大量材料或干料流動所需的大小。材料排放過程中料斗或與料 斗類似結(jié)構(gòu)的自然頻率會變動。為適合這一情況，本發(fā)明裝置積極主動搜索該新的共振 頻率，從而連續(xù)改變激勵頻率，從而在整個過程中保持真正共振，使得排放過程最佳。
由于該控制器使得該系統(tǒng)工作在最佳共振頻率上，因此所使用振動器可比當(dāng)前用來 產(chǎn)生相同結(jié)果的振動器小。該裝置全自動地適合于顆粒材料種類和數(shù)量、料斗類型和環(huán) 境條件的變動。
該裝置用來控制能在料斗或與料斗類似結(jié)構(gòu)中生成各式各樣振動特征、頻率和振幅 的振動激勵器。
該裝置能同時控制料斗或與料斗類似結(jié)構(gòu)各部位上的多個激勵器和傳感器。 為了更詳細(xì)的說明該原理，該控制器的任務(wù)有
1、 它產(chǎn)生一激勵與料斗連接的振動器的恒定振幅低電平電信號。用該加速度計監(jiān) 控所生成的料斗振動的同時在兩預(yù)定頻率之間逐漸變動(正弦波掃描)該振動頻率。
2、 所得振動振幅作為激勵頻率的函數(shù)存儲在控制器的存儲器中。
3、 控制器檢測相當(dāng)于最大振動響應(yīng)振幅(共振頻率)的頻率后在該頻率上生成一 全電平信號。這己證明可造成大量干料流動。
4、 該控制器還在與主(中央)頻率成比例的兩預(yù)定限值之間調(diào)制該激勵信號的頻 率，以確保計及該結(jié)構(gòu)的自然頻率的微小偏移。這持續(xù)了一預(yù)定時間(例如l分鐘)。
5、 根據(jù)上一個共振頻率生成一組新頻率后，在與料斗的動態(tài)行為一致的預(yù)定頻率 范圍上進行新正弦波掃描(步驟l)。
6、 連續(xù)重復(fù)步驟1一5以確保在料斗或與料斗類似結(jié)構(gòu)上保持最佳大小的振動。 該控制軟件為全自動，設(shè)計成反復(fù)尋找該結(jié)構(gòu)的最高振幅共振頻率后，用預(yù)定頻率
調(diào)制方式(任選)暫定在該頻率上預(yù)定時間。用該掃描-正弦波方法確立共振頻率，使 用該方法，測量該結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)的同時使得該結(jié)構(gòu)發(fā)生頻率連續(xù)變動的正弦波振動。 最厲害的共振頻率相當(dāng)于最大響應(yīng)振幅。該結(jié)構(gòu)然后在共振頻率(可對共振頻率進行頻率調(diào)制以確保包括共振頻率上下的頻率區(qū)間)下振動。這持續(xù)了一預(yù)定周期后，使用減 小的帶寬正弦波掃描再次測量結(jié)構(gòu)的共振頻率。這可確保激勵頻率總是等于隨著材料排 放會變動的該結(jié)構(gòu)的實際共振頻率。連續(xù)反復(fù)該過程直到系統(tǒng)停止工作。
該軟件用控制器的聲頻輸出信道發(fā)射激勵信號，用控制器的輸入(線路輸入)信道 接收加速度計信號。
確定控制器功能的配置參數(shù)如下
正弦掃描的最小頻率(Hz)。相當(dāng)于該結(jié)構(gòu)的預(yù)期最低共振頻率的一部分
正弦掃描的最大頻率(Hz)。相當(dāng)于該結(jié)構(gòu)的預(yù)期最高共振頻率
初始掃描時間(秒)。初始掃描整個頻率范圍的時間
掃描后穩(wěn)定時間(秒)。掃描完成后掃描熄滅時間
暫定振蕩的帶寬(％)。作為激勵頻率一部分的頻率調(diào)制范圍
暫定振蕩的時間(秒)。頻率調(diào)制速率
暫定時間(秒)。采取新正弦波掃描更新結(jié)構(gòu)的共振頻率前的共振激勵時間
周期數(shù)?？稍O(shè)定為無限或系統(tǒng)自動停止前的預(yù)定周期數(shù)。
連續(xù)掃描的頻率下限(共振頻率的百分比)。共振頻率更新的頻率掃描下限。
連續(xù)掃描的頻率上限(共振頻率的百分比)。共振頻率更新的頻率掃描上限。
連續(xù)掃描時間(秒)。掃描整個頻率范圍的吋間。
共振搜索點。該頻率范圍上離散頻率值的數(shù)目。
正弦波掃描的衰減因子。相當(dāng)于掃描正弦波振動的振幅。
暫定的衰減因子。相當(dāng)于該共振激勵振動的振幅。
該系統(tǒng)配置成操作系統(tǒng)啟動順序一旦完成該控制軟件即自動開始工作。該軟件裝在 控制器的也啟動該系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的RAM中。
由于該控制器使得該系統(tǒng)工作在最佳共振頻率上，因此所使用的振動器可比當(dāng)前用 來產(chǎn)生相同結(jié)果的振動器小。
應(yīng)該看到，該裝置全自動地適合于顆粒材料種類和數(shù)量、料斗類型和環(huán)境條件的變動。
此外，該系統(tǒng)為移動式，能從一料斗移動到另一料斗，由于搜索共振頻率后不斷檢 查所用頻率是否為最佳頻率，因此從一料斗移動到另一料斗時不用花時間設(shè)置或校準(zhǔn)。
盡管以上說明了本發(fā)明裝置一種特別形式及其某些可能的變種，但應(yīng)指出，這些只 是示例性的，其外形、與料斗和振動測量操作的連接方法可在本發(fā)明范圍內(nèi)作出種種改 動。例如，確定共振頻率的方法不必使用正弦波掃描而可使用其它方法及其算法。如所 公知，所使用的操作系統(tǒng)和其它細(xì)節(jié)也可改動。
權(quán)利要求
1、一種最佳排放料斗中的大量干料的裝置，包括向料斗提供振動激勵的裝置，所述激勵裝置包括隨時確定料斗及其材料的共振頻率后自動、連續(xù)改變該振動激勵的頻率、把該振動激勵的頻率保持在料斗及其材料的共振頻率上或接近共振頻率的裝置。
2、 按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述頻率的變動確保傳送最大振動和料斗的容納物的最有效抖動。
3、 按權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，達到共振頻率時，修正振動振幅，使得該裝置工作狀態(tài)最佳。
4、 按權(quán)利要求1一3中任一權(quán)利要求所述的裝置，包括一測量該裝置和料斗的振動的加速度計，起先變動振動頻率，直到加速度計示出最佳振動，然后在該位置左右變動該頻率以保持最佳振動，盡管料斗的共振頻率隨其材料和材料在料斗中所處部位而改變。
5、 按上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，從一低頻向上提高振動頻率，直到加速度計表明已達到共振，此時圍繞該結(jié)構(gòu)的共振頻率振動。
6、 按上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，用該加速度計監(jiān)控所生成的振動的同時在兩預(yù)定頻率之間初始變動振動頻率，把振動振幅作為激勵頻率的函數(shù)存儲在一存儲器中，然后確定最大激勵的位置即共振頻率后加到振動器上。
7、 按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，發(fā)現(xiàn)最大激勵的頻率后圍繞該頻率連續(xù)變動該振動頻率，如發(fā)現(xiàn)共振頻率有任何變動把該頻率用作當(dāng)前頻率，圍繞該頻率進行振動。
8、 按上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，確定共振頻率時用最佳電力保持激勵。
9、 按上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，確定共振頻率和再次估計共振頻率時使用正弦波掃描。
10、 按權(quán)利要求5—9中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，用一控制器自動控制該裝置的運行，該自動運行包括變動激勵裝置的頻率的同時通過監(jiān)控加速度計輸出初次確定共振頻率， 一旦確定就修正共振頻率的變動，使得激勵裝置工作在所述變動的頻率上，直到檢測到共振頻率的進一步變動。
11、 按上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置位于料斗圓錐形底部上或旁，在靠近可能發(fā)生堵塞的部位提供最佳激勵。
12、 按權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，所述激勵裝置可不止一個。
13、 按上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置為移動式，可從一料斗移動到另一料斗，所述控制裝置自動確定當(dāng)前料斗的共振頻率，從而最佳排放料斗中材料。
全文摘要
一種最佳排放料斗中的大量干料的裝置，包括向料斗提供振動激勵的裝置，所述激勵裝置包括隨時確定料斗及其材料的共振頻率后自動、連續(xù)改變該振動激勵的頻率、把該振動激勵的頻率保持在料斗及其材料的共振頻率上或接近共振頻率的裝置。
文檔編號B65G69/08GK101678973SQ200880018573
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者文森特·儒伊里亞特, 格雷厄姆·雷金納德·索普, 詹姆斯·弗蘭西斯·麥克迪爾米德 申請人:振動技術(shù)有限公司