一种智能闭环调控搅拌效果的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种智能闭环调控搅拌效果的装置，包括搅拌器、驱动电机和控制器，搅拌器包括搅拌轴和桨叶，搅拌轴为一空心轴，桨叶套装在搅拌轴外，搅拌轴的内部空腔中设置有测量浮子和测距器，所述测量浮子要求能够漂浮于流体表面，并能够在空腔内自由上下运动，空腔底部设置有限位块；测距器用于获得测量浮子所在的位置；在搅拌轴上部外壁上安装有带一自动扫描机构的激光测距仪。该装置可以实时自动检测搅拌中心浆轴处液面高度，以及搅拌液面形状，从而智能化闭环调节桨叶转速，使得流体液面保持指定的高度，防止产生飞溅、溢出等问题，充分发挥搅拌效果。本发明专利技术还同时提供了一种智能闭环调控搅拌效果的方法。环调控搅拌效果的方法。环调控搅拌效果的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种智能闭环调控搅拌效果的装置及方法


[0001]本专利技术属于搅拌机械领域，具体涉及一种智能闭环调控搅拌效果的装置及方法。

技术介绍

[0002]搅拌机是一种将多种物料混合、搅拌的机械设备。搅拌机的应用非常广泛，搅拌机的种类型号也颇多，搅拌介质的种类也很广泛，根据搅拌介质物理学性质的不同可以分为液体、固体和气体，其中以液体或液固混合物居多。
[0003]一般而言，搅拌机主要结构包括电机、减速机、机架和搅拌器，搅拌器包含联轴器、搅拌轴和搅拌器等，其工作原理是通过电机带动搅拌轴和搅拌器旋转，使物料在搅拌机内部进行混合、翻转、分散，从而使物料混合均匀，增加传热和传递强度，使液体和液体/气体分布均匀混合，使固体和液体分散、结晶、提升固体溶解度与增加传热等。
[0004]搅拌机的搅拌器平稳搅动时，液体表面会产生波动。旋转机械的稳态流体流动问题，要计算自由表面的变形情况，需要根据Navier
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Stokes方程求出流场的解，根据速度场显式地计算出自由液面的形状和高度。而众所周知，Navier
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Stokes方程的稳定求解和工况真实性是至今物理学领域尚未解决的世界难题。因此，对于搅拌机而言，如何动态的获取搅拌液面信息并利用其实现智能闭环的搅拌控制，是工业领域的技术难题。
[0005]尤其是，对于液体和液固混合物搅拌而言，搅拌过程会发生工况的改变，比如搅拌会使得流体升温，进而改变流体的粘度、密度等特性，也会产生蒸发改变原料数量，有的随着化学反应的进行会完全改变材料特性。<br/>[0006]现有搅拌机的搅拌速度(即搅拌器转速，以下简称桨叶转速)都是预先程序设定好的，不能随工况的改变而智能化的调整搅拌深度和桨叶转速，若搅拌深度不当或搅拌速度过高会容易产生飞溅、溢出等问题，速度过低则不能充分发挥搅拌效果、提升搅拌效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对上述现有技术的不足，提供了一种智能闭环调控搅拌效果的装置，该装置可以实时自动检测搅拌中心浆轴处液面高度，以及搅拌液面形状，从而智能化闭环调节桨叶转速，使得流体液面保持指定的高度，防止产生飞溅、溢出等问题，充分发挥搅拌效果。本专利技术还同时提供了一种智能闭环调控搅拌效果的方法。
[0008]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0009]一种智能闭环调控搅拌效果的装置，包括搅拌器、驱动电机和控制器，所述搅拌器包括搅拌轴和桨叶，所述搅拌轴为一空心轴，桨叶套装在搅拌轴外，由搅拌轴带动做旋转运动，所述搅拌轴由驱动电机驱动，驱动电机的启停和转速大小由控制器控制；搅拌轴的内部空腔中设置有测量浮子和测距器，所述测量浮子要求能够漂浮于流体表面，并能够在空腔内自由上下运动，空腔底部设置有限位块，用于阻止测量浮子掉落至搅拌轴之外；所述测距器用于获得测量浮子所在的位置；在搅拌轴上部外壁上安装有带一自动扫描机构的激光测距仪，要求激光测距仪的出射测量激光束与搅拌轴的夹角能够调节；测距器和激光测距仪
均与控制器通过有线或无线方式相连。
[0010]进一步的，所述测距器安装在搅拌轴空腔的顶部，所述测距器为非接触的光电测距器或超声波测距雷达。
[0011]进一步的，所述测距器安装在搅拌轴空腔的侧壁上，所述测距器为拉杆式测距器或拉绳式测距器，拉杆式测距器或拉绳式测距器的测距拉杆或拉绳的一端与测量浮子端面相连。
[0012]本专利技术还提供了一种智能闭环调控搅拌效果的方法，包括如下步骤：
[0013](1)由液体或液固或液气混合物组成的搅拌介质倒入搅拌容器内并等待液面流平稳定，搅拌开始前，将搅拌器置于搅拌介质液面上方；
[0014](2)将搅拌器伸入到搅拌介质中，搅拌轴的测量浮子会随着搅拌器伸入深度的增加而从搅拌轴底部相对上升，通过测距器实时获得测量浮子相对搅拌轴底部的高度位置，即测量浮子的高度，亦即搅拌器的伸入深度，直至伸入深度到达预先设定的搅拌深度就完成了搅拌器伸入动作，将此时测量浮子的高度记为H；
[0015](3)启动搅拌器旋转，桨叶开始逐渐加速搅拌，此时由于搅拌介质的自由流体流动会形成以搅拌轴为中心的凹液面，测量浮子所在位置的液面将会逐渐降低，实时监测测量浮子所在的位置H1；
[0016](4)搅拌过程中，通过激光测距仪精准实时测量获得凹液面的形状，并计算得到当前凹液面在搅拌容器边缘处的液面高度；对比当前液面高度与搅拌容器的最大容许液面高度，若小于，则继续增大桨叶转速；若大于，则停止加速或减小桨叶转速，若等于，则保持当前桨叶转速；
[0017]当H1不再变化或者H1的上下波动范围小于预先设定的允许波动值，说明桨叶已达到最优稳定转速且进入稳定搅拌状态，停止桨叶转速的调节；
[0018](5)稳定搅拌状态下，计算ΔH＝H
‑
H1，若ΔH大于预先设定的深度允许波动值，则对应增大搅拌器的伸入深度；之后返回步骤(4)重新进行桨叶转速的调节，直至ΔH小于等于预先设定的深度允许波动值，标记此时的H1为稳态深度D；
[0019](6)在搅拌过程中，继续实时监测测量浮子所在的位置H1，若H1＜D且H1不断下降时，则表明液面在下降，此时重复执行步骤(4)
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(5)实现搅拌参数的自动调节；
[0020](7)在搅拌过程中，每隔一定时间ΔT，停止搅拌，待流体静止后，获得测量浮子所在的位置H1，通过对比H1和H，来计算搅拌过程中流体的体积变化，之后再重复执行步骤(4)
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(5)实现搅拌参数的自动调节。
[0021]进一步的，如果需要动态添加物料，可以无需停止搅拌，一边添加一边实时监测测量浮子所在的位置，采用步骤(4)
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(5)实现搅拌参数的自动调节。
[0022]本专利技术具有如下有益效果：
[0023]1、本专利技术通过将搅拌轴设计为内部中空结构，进而在其内部空腔中设置测量浮子和测距器，使得在搅拌过程中可以实时获取搅拌中心处的液面位置。
[0024]2、本专利技术通过在搅拌轴上部外壁上安装有带一自动扫描机构的激光测距仪，使得可以自动改变激光测距仪出射测量激光束与搅拌轴的夹角并测量激光测距仪与搅拌容器不同径向位置的液面之间的距离，从而获得凹液面的精确形状，进而通过凹液面的形状检测，可以判断是否发生飞溅和溢出。
[0025]3、本专利技术中控制器、驱动电机、搅拌轴、测量浮子、测距器和激光测距仪之间形成了闭环控制系统，通过实时获得搅拌中心处的液面位置以及凹液面的精确形状，实现了动态调节桨叶转速、搅拌深度等参数，进而获得了在无飞溅和溢出的情况下最优的稳定的搅拌参数。
[0026]4、本专利技术可以在搅拌工况发生改变的情况下(比如流体升温、流体粘度密度等改变以及流体蒸发)，智能化的调整搅拌深度和桨叶转速，防止产生飞溅、溢出等问题，充分发挥搅拌效果。
附图说明
[0027]图1为本专利技术所述智能闭环调控搅拌效果的装置的结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能闭环调控搅拌效果的装置，包括搅拌器、驱动电机和控制器，所述搅拌器包括搅拌轴(1)和桨叶(2)，其特征在于，所述搅拌轴(1)为一空心轴，桨叶(2)套装在搅拌轴(1)外，由搅拌轴(1)带动做旋转运动，所述搅拌轴(1)由驱动电机驱动，驱动电机的启停和转速大小由控制器控制；搅拌轴(1)的内部空腔中设置有测量浮子(3)和测距器(4)，所述测量浮子(3)要求能够漂浮于流体表面，并能够在空腔内自由上下运动，空腔底部设置有限位块，用于阻止测量浮子(3)掉落至搅拌轴(1)之外；所述测距器(4)用于获得测量浮子(3)所在的位置；在搅拌轴(1)上部外壁上安装有带一自动扫描机构的激光测距仪(5)，要求激光测距仪(5)的出射测量激光束与搅拌轴(1)的夹角能够调节；测距器(4)和激光测距仪(5)均与控制器通过有线或无线方式相连。2.根据权利要求1所述的智能闭环调控搅拌效果的装置，其特征在于，所述测距器(4)安装在搅拌轴(1)空腔的顶部，所述测距器(4)为非接触的光电测距器或超声波测距雷达。3.根据权利要求1所述的智能闭环调控搅拌效果的装置，其特征在于，所述测距器(4)安装在搅拌轴(1)空腔的侧壁上，所述测距器(4)为拉杆式测距器或拉绳式测距器，拉杆式测距器或拉绳式测距器的测距拉杆或拉绳的一端与测量浮子(3)端面相连。4.基于权利要求1所述智能闭环调控搅拌效果的装置的智能闭环调控搅拌效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)由液体或液固或液气混合物组成的搅拌介质倒入搅拌容器内并等待液面流平稳定，搅拌开始前，将搅拌器置于搅拌介质液面上方；(2)将搅拌器伸入到搅拌介质中，搅拌轴(1)的测量浮子(3)会随着搅拌器伸入深度的增加而从搅拌轴(1)底部相对上升，通过测距器(4)实时获得测量浮子(3)相对搅拌轴(1)底部的高度位置，即测量浮子(3)的高度，亦即搅拌器的伸入深度，直至伸入深度到...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑禹，吕冰冰，赵超，杜王静，陈务，陈洁，曹宇，雷成敏，张育豪，李自军，何平，戴辉泳，温从峰，
申请(专利权)人：浙江午马传动有限公司，
类型：发明
国别省市：