專利名稱：對多種顆粒材料進行計量的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來處理多種顆粒材料特別是塑料顆粒的混合物的設(shè)備和 方法。
背景技術(shù)：
塑料材料在進行轉(zhuǎn)換或再生處理之前，在切割成或磨成所需粒度或大小的 顆粒或簿片時，需要加入其它的粒料或粉料，其通常為細粉或塑料顆粒(磨碎), 同時如果需要還會加入少量或極少量的一種或多種添加劑，其通常為著色粉末、 潤滑劑等，這一點是塑料轉(zhuǎn)換領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。顆粒材料的計量設(shè)備或計 量裝置，均為體積式和重力式，巿場上可以買到的在計量精度上并不令人滿意。
體積式計量裝置大體上由一個承裝所計量粒料的容腔和一個從所述容腔配 送或抽取粒料的電動螺旋進料裝置。該螺旋裝置單位時間配送的量或者是抽取 的批數(shù)由旋轉(zhuǎn)的時間、旋轉(zhuǎn)的速度和螺旋的大小決定。來自不同粒料容腔的批
料落入到混合攪拌設(shè)備或混合器中。適用的混合器包括各種類型水平式、垂 直式、噴入式和溢流式，所有這些均是要將不同量的塑料粒料和所需的添加劑 充分混合起來從而獲得盡可能均勻的混合物。
重力計量裝置具有兩個或多個側(cè)翼存儲斗，其在設(shè)置上能夠?qū)⒘Ａ贤ㄟ^重 力送到下層的稱重斗，該稱重斗接著再將送入的物料排入下層的混合/均化斗 中。通常來講，該送料、稱重和混合/均化操作均由一程序電子控制單元來控制。
然而，現(xiàn)有的計量裝置雖然從許多方面講都不錯，但也存在一些缺點，特 別是在使用混合器或攪拌器時。事實上，在粒料轉(zhuǎn)換過程中，每小時轉(zhuǎn)換的塑 料粒料混合物的量相對較少，其少于20kg/小時，并且其中添加劑的百分量也很 低，其量級為0.2-0.3%。
現(xiàn)在在巿面上可買到的計量機具一般適用于產(chǎn)量很高的情況，其中送到轉(zhuǎn) 換機如布置在計量裝置下流的注射機的塑料粒料混合物的量通常都大于50kg/ 小時。此外，混合器內(nèi)物料的量通常都逼近計量裝置的產(chǎn)能。這樣，當轉(zhuǎn)換機 每小時所要塑料物料混合物的量很少時，等待著被轉(zhuǎn)換機處理的混合物會在混
合器中呆很長的時間，有時候甚至能超過30分鐘。在等待期間，由于混合粒料
的性質(zhì)和粒度不同，因此由于混合物料的比重不同，混合物會分層。換句話講， 比重較大的物料會與混合物中的其它成分分開，由此會使混合物不均勻，從而 破壞轉(zhuǎn)換機模壓出的最終產(chǎn)品的物化性能。轉(zhuǎn)換機本身的振動也會使混合物中 的粒料自發(fā)地出現(xiàn)分層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種新的方法來計量顆粒材料，其用于所述顆粒 材料的計量設(shè)備上，在使用時不需使用混合器。
本發(fā)明的另一目的是提供所述顆粒材料的計量方法，其能制作出均勻的混 合物，同時相對于現(xiàn)有的技術(shù)水平具有更高的計量精度。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種顆粒材料計量方法，其能以一種靈活的方 式和極具竟爭性的生成成本用于各種計量設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種顆粒材料的多計量設(shè)備，其能對百分含量
極低，小于0.2%的每一種被計量顆粒材料進行計量。
通過下面這一種對多種顆粒材料進行計量的方法，本發(fā)明的這些以及其它 目的將更加清楚，該方法包括以下步驟
a)對多計量設(shè)備進行初始校準，其包括以下步驟
將準備計量的多種顆粒材料加到各個料斗或料簡中，每一個料斗都配備一 個抽取設(shè)備，該抽取設(shè)備是所述多計量設(shè)備的一個部分；
分別驅(qū)動每一個抽取設(shè)備，其中每一個抽取設(shè)備均與一個料斗相關(guān)聯(lián)，由 此在單位時間內(nèi)能夠進行預定數(shù)目的開閉操作，從而獲取相應(yīng)數(shù)量的被抽取顆 粒材料；
對所述抽取設(shè)備抽取的所述數(shù)量的顆粒材料進行稱量；
將需要計量的每一種顆粒材料的重量數(shù)據(jù)插入到程序控制單元中，以便根 據(jù)需要計量的每一種顆粒材料所需的百分含量計算出每一抽取設(shè)備的開閉周
期，從而得到最終所需組分的混合物；以及接著 b)循環(huán)地進行下面的序列操作
將所述程序控制單元處理的控制信號作為抽取器開閉周期的函數(shù)發(fā)送出
去，其用于抽取至少供兩臺抽取設(shè)備處理的、計量量的各種顆粒材料；
在一承裝容器中收集經(jīng)上述步驟抽取的所述計量量的每一種顆粒材料；以
及
通過傳感器來檢測所述承裝容器預定的裝填閩值，從而在達到所述預定的 裝填閾值時使所述的至少兩臺抽取設(shè)備停止工作。
本發(fā)明的另一方面是一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述方法的顆粒材料的多計量設(shè)備，其 包括有多個用于各種需要計量的顆粒材料的加料斗，并且這些加料斗配備有各 自的抽取設(shè)備以及用來控制所述抽取設(shè)備的程序電子控制單元，其特征在于包 括至少一個輸送區(qū)，其在設(shè)置上用來從所述抽取設(shè)備接收計量量的不同顆粒 材料；至少一個承裝容器，其設(shè)置在所述輸送區(qū)的下游，用來從所述輸送區(qū)接 收計量量的顆粒材料并將其分配給一個用戶單元；以及傳感裝置，其用來控制 所述至少一個承裝容器中預定高度的到達，其在所述預定高度到達時發(fā)送一個 控制信號給所述程序電子控制單元。


參照附圖結(jié)合本發(fā)明下面優(yōu)選實施例的說明，本發(fā)明的其它方向和優(yōu)點將 會更加清楚，其中的優(yōu)選實施例僅為示例，而非限定。其中
圖1所示為用來實現(xiàn)本發(fā)明方法的一種多計量設(shè)備的部分的立體圖，其中 的一些部件被去掉了；
圖2的流程圖總體上展示了本發(fā)明方法的操作序列；
圖3是圖2流程圖中最后幾步的詳細流程；以及
圖4a展示的是三個料斗的三個分配設(shè)備的開關(guān)操作相對于時間的關(guān)系，其
中的料斗中含有不同的顆粒材料，其目的是獲取這樣的一種混合物，該混合物
中各種顆粒材料具有不同的百分含量；
圖4b展示的是三個料斗的三個分配設(shè)備的開關(guān)操作相對于時間的關(guān)系，其
中的料斗中含有不同的顆粒材料，其目的是獲取這樣的一種混合物，該混合物
中各種顆粒材料具有不同的百分含量；
圖4c展示的是三個料斗的三個分配設(shè)備的開關(guān)操作相對于時間的關(guān)系，其 中的料斗中含有不同的顆粒材料，其目的是獲取這樣的一種混合物，該混合物 中各種顆粒材料具有不同的百分含量。
具體實施例方式
參見上述附圖，就知道如何通過一種多計量設(shè)備DM來制造本發(fā)明的顆粒 材料混合物，其中的多計量設(shè)備DM由多個上部料斗構(gòu)成，這些料斗可拆地安 裝在數(shù)目相同的、由一固定支撐框TL限定的殼座中。附圖中展示了三個料斗 Tl、 T2和T4，其中有一個料斗T3被省掉了，這是為了更好地展示多計量設(shè)備 DM的內(nèi)部，顯然，該多計量設(shè)備也可包括有四個以上或四個以下的料斗。
料斗Tl-T4可根據(jù)需要具有相同或不同的尺寸，并用來容納需要轉(zhuǎn)換的各 種顆粒材料，這些材料通常為塑料顆粒原料，或者是粗料形式的廢碎料或廢渣 料，或者是著色劑和/或需要以計量方式加入到另 一種或其它顆粒材料中的另一 種顆粒狀添加劑。
每一個料斗Tl-T4均帶有一個下出口，其可由相應(yīng)的任易一種合適的抽取 劑量設(shè)備DEi-DE4截取，該設(shè)備優(yōu)選為 一種由本申請同一申請人提出的美國專 利US-6 9816 19 B2中公開的振蕩轉(zhuǎn)子形成的抽取劑量裝置。因此這種抽取劑量 設(shè)備DE,-DE4優(yōu)選由 一種能用 一合適的線性執(zhí)行器AL控制的振蕩轉(zhuǎn)子所構(gòu)成， 從而將上層各個料斗中的、計量量的物料分配出去。
作為選擇，在一種特別優(yōu)選的變化形式中，抽取設(shè)備DE,-DE4可由一 "眼 瞼"機構(gòu)構(gòu)成，該機構(gòu)可參考本發(fā)明申請人的美國專利US-7 137 729B2,該機
構(gòu)反復并快速地開閉從而通過重力，在預定的時間段(千分之一秒)內(nèi)以很高 精度分配出預定量的顆粒材料。
在每一個料斗Tl-T4出口的下面，輸送區(qū)ZC帶有斜壁，這些斜壁向下面 的承裝容器CP匯聚從而通過重力輸送料斗Tl-T4抽取的顆粒材料，其中的承 裝容器可以是任易一種合適的類型。承裝容器CP優(yōu)選由兩個端法蘭所限定的 管道構(gòu)成上面的FA和下面的FB在使用中分別固定到輸送區(qū)ZC的下法蘭Fl 和轉(zhuǎn)換機的連接法蘭FMT或者是塑料顆粒材料的壓頭(圖中未示出)。
承裝容器CP這里最好提供一個位置傳感裝置MS，該傳感裝置MS例如可 由一雷達探頭或者是一對光電池構(gòu)成，其優(yōu)選為位置可調(diào)地布置在承裝容器CP 的不同高度處，用來檢測承裝容器CP中傳輸?shù)念w粒材料是否達到了預定的混 合物高度。 一旦顆粒材料的混合物達到了該預定高度，那么該位置傳感器MS 會將一個輸入信號發(fā)送到一程序電子控制單元CPU,該程序電子控制單元CPU 則會發(fā)送一個控制信號給抽取設(shè)備DErDE4，從而中斷顆粒材料的進一步分配。 一旦承裝容器CP中顆粒材料混合物的高度下降到預定閾值之下，那么該分配 會自動地重新開始。
圖2所示的流程涉及多計量設(shè)備DM的初始校準操作，圖3的流程圖則展
示了本發(fā)明計量和混合操作的各個步驟。
一開始是在初始校準或配置步驟中，搡作人員人工將盤狀容器VS (圖1 ) 預先布置在一輸送區(qū)ZC中，然后再啟動與料斗Tl相連的抽取設(shè)備DE,,該抽 取設(shè)備DE,中含有準備計量的第一種顆粒狀材料。該抽取設(shè)備DE,在預定的時 間間隔內(nèi)具有預定的周期性的開閉周期(塊IIO)。
從承裝料斗Tl抽取并輸送到容器VS中的顆粒材料的量在稱重裝置上如任 易一臺合適類型的高精度電子稱重儀進行稱重(塊120)，其中的稱重裝置布置 在多計量設(shè)備DM的外部。然后將該重量值保存在程序控制單元CPU中(塊 130 )。對其余的、承載了其它準備計量物料的料斗T2-T4重復進行上述操作(塊 140)。
一旦校準操作結(jié)東，操作人員就將各個承裝料斗Tl-T4中承載的每一種顆
粒材料所需的百分含量的數(shù)據(jù)保存到程序控制單元CPU中(圖3中的塊150) 從而能夠獲得所需的顆粒材料的混合物以及多計量設(shè)備DM所期望的混合物的 小時產(chǎn)量(如，kg/小時)。
一旦每一種顆粒材料的百分含量已知，即每一種顆粒材料必須出現(xiàn)在所需 混合物中的百分含量已知，那么程序控制單元CPU就計算出料斗T1-T4的每一 臺抽取設(shè)備DErDE4的每一個開閉操作的周期(塊160)，將打開的時間保持為 常數(shù)，使每一 臺抽取設(shè)備DErDE4的開閉周期直接正比于所需計量的每一種顆 粒材料為獲取所需混合物所需的百分含量。下面詳細描述每一臺抽取設(shè)備周期 性開閉搡作的一個計算實例。
接著的操作步驟包括將程序電子控制單元CPU處理的信號發(fā)送到所有的
或者是某些抽取設(shè)備DErDE4，這些抽取設(shè)備帶電后(塊170DE!、 170DE2.....
170DEn)以各自的周期X、 Y.....Z打開和關(guān)閉，其中的周期與每一臺抽取
設(shè)備抽取的顆粒材料的特定的、必須出現(xiàn)在所需混合物中的百分含量相關(guān)聯(lián)。
所有或部分料斗Tl、 T2..... Tn所抽取的材料收集到輸送區(qū)域ZC中，并排
出到承裝容器CP中(塊200),承裝容器CP這里有位置傳感器MS。如果混合 物的高度超過了預定的值VP (塊210)，那么程序控制單元PCU會將每一臺抽 取設(shè)備的狀態(tài)保存下來(塊220)從而立即停止所有的抽取設(shè)備DE,、 DE2、...、 DEn (塊230 )。
一旦承裝容器CP中承裝的顆粒材料混合物的高度低于預定的高度VP，那
么每一臺抽取設(shè)備均會被激勵(塊240DE,、 240DE2..... 240DEn)，重新從前
面保存的狀態(tài)開始，從而以前面中斷操作(塊170DE!、 170DE2..... 170DEn)
相同的周期X、 Y、…、Z分別繼續(xù)開閉操作。該處理的結(jié)東可由操作人員手動 控制，該操作人員可例如通過按下一個合適的停止按鈕(圖中未示出)來關(guān)閉 該多計量設(shè)備DM (塊270和280 )。
在圖4a-圖4c所示的示例中展示了三臺抽取設(shè)備DE廣DE3的開閉周期，這 些抽取設(shè)備在設(shè)置上分別將60%、 30%和10%的顆粒材料分配到最終的混合物 中。更為特別的是，其中料斗Tl中承裝的是經(jīng)計量其在最終混合物中的百分
含量等于10%的顆粒材料，料斗T2中承裝的是經(jīng)計量其在最終混合物中的百 分含量等于30%的顆粒材料，料斗T3中承裝的是經(jīng)計量其在最終混合物中的 百分含量等于60%的顆粒材料，這里需要注意的是料斗Tl的抽取設(shè)備DE, 的函數(shù)F1 (圖4c)的周期P1比料斗T2的抽取設(shè)備DE2的函數(shù)F2 (圖4b )的 周期大三倍，同時F2的周期P2又是料斗T3的抽取設(shè)備DE3的函數(shù)F3(圖4a) 的周期的兩倍。
平行于Y軸的兩條間斷線表示抽取設(shè)備DErDE3在承裝容器CP中收集的 混合物達到預定閾值高度時的中斷操作。這里需要注意的是，抽取設(shè)備DE,-DE3 的函數(shù)F1-F3在每次中斷后如何從該中斷之前的那種狀態(tài)重新開始啟動，從而 繼續(xù)以相同的周期進行程序化的開閉操作。換句話講， 一旦抽取設(shè)備DErDE3 中斷操作，即承裝容器CP達到了預定高度，那么程序電子控制單元CPU就將 該狀態(tài)以及與每一個分配設(shè)備DErDE3前面達到的開閉周期狀態(tài)相對應(yīng)的精確 時刻保存下來。當承裝容器CP中的混合物下降時，每一個分配設(shè)備DE,-DE3 會被程序電子控制單元CPU再次激活，從而再次啟動并完成預定時間隔或周期 P內(nèi)前面已進行的相同數(shù)目的開閉循環(huán)，由此保持計量和混合過程的連續(xù)性。
在圖4a-4c的示例中，在抽取設(shè)備的函數(shù)Fl-F3中，抽取設(shè)備打開的時間 間隔AT保持為常數(shù)。如果需要，也可以改變該參數(shù)，改變最終混合物中各種顆 粒材料百分含量的算法，從而獲得所需組分的混合物。
釆用本發(fā)明的方法，能夠在不使用特定的用于顆粒材料本身的混合設(shè)備的 情況下準確地計量并混合靜態(tài)類型的各種顆粒材料，因此大大地降低了混合物 在承裝容器CP滯留期間的分層問題以及釆用混合設(shè)備進行攪拌混合物時出現(xiàn) 的其它問題。
為了使系統(tǒng)具有更大的靈活性，同時也為了更為有效地混合形成最終混合
物所需的各種顆粒材料，各個抽取設(shè)備DE^ DE2.....DEn的函數(shù)Fl、 F2、
...、Fn之間均可有一個At,這一點對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是非常容易理解的。
此外，如果所使用的抽取設(shè)備DE^ DE2.....DEn具有恒定的打開時間，
那么程序控制單元CPU,在抽取設(shè)備因承裝容器CP已達到裝填高度而需要中
斷的時刻與其中一個或多個抽取設(shè)備DE,、 DE2..... DEn打開的時刻重合時，
會使抽取設(shè)備本身的中斷延遲一個時間間隔，這樣那些處于打開步驟的抽取設(shè)
備就能繼續(xù)完成物料的分配。結(jié)果，中斷只有在所有的抽取設(shè)備DE,、 DE2、…、 DEn均處于關(guān)閉步驟時才會出現(xiàn)。
如上所述，在下面權(quán)利要求保護的范圍之內(nèi)，本發(fā)明還有許多的修改和變
權(quán)利要求
1、一種對多種顆粒材料進行計量的方法，其包括以下步驟a)對多計量設(shè)備(DM)進行初始校準，其包括以下步驟將準備計量的多種顆粒材料加到各個料斗或料筒(T1、T2、…、Tn)中，每一個料斗都配備一個抽取設(shè)備(DE1、DE2、…、DEn)，該抽取設(shè)備是所述多計量設(shè)備(DM)的一個部分；分別驅(qū)動所述每一個抽取設(shè)備(DE1、DE2、…、DEn)，其中每一個抽取設(shè)備均與一個料斗(T1、T2、…、Tn)相聯(lián)，由此在單位時間內(nèi)能夠進行預定數(shù)目的開閉操作，從而獲取相應(yīng)數(shù)量的被抽取顆粒材料；對所述每一臺抽取設(shè)備(DE1、DE2、…、DEn)抽取的所述數(shù)量的顆粒材料進行稱量；將需要計量的每一種顆粒材料的重量數(shù)據(jù)插入到程序控制單元(CPU)中，以便根據(jù)準備計量的每一種顆粒材料所需的百分含量，計算出每一抽取設(shè)備(DE1、DE2、…、DEn)的開閉周期(P1、P2、…、Pn)，從而得到最終所需組分的混合物；以及接著b)循環(huán)地進行下面的序列操作將所述程序控制單元(CPU)處理的控制信號作為抽取器(DE1、DE2、…、DEn)開閉周期的函數(shù)發(fā)送出去，其用于抽取至少供兩臺抽取設(shè)備(DE1、DE2、…、DEn)處理的、計量量的各種顆粒材料；在一承裝容器(CP)中收集經(jīng)上述步驟抽取的所述計量量的每一種顆粒材料；以及通過傳感器(MS)來檢測所述承裝容器(CP)預定的裝填閾值，從而在達到所述預定的裝填閾值時使所述的至少兩臺抽取設(shè)備(DE1、DE2、…、DEn)停止工作。
2、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，其包括以下步驟 一旦所述承裝容 器(CP)內(nèi)顆粒材料混合物的高度落到所述預定閾值之下，那么就自動地重新啟動至少兩臺所述的抽取設(shè)備(DE,、 DE2..... DEn)。
3、 如權(quán)利要求l的方法，其特征在于，其包括以下步驟 在每一臺抽取設(shè)備(DEi、 DE2、 ...、 DEn)停止時，將每一臺分配設(shè)備(5)的準確時刻和狀態(tài)保存下來；以及通過所述程序控制單元(CPU)重新激活至少兩臺抽取設(shè)備(DE,、 DE2、 …、DEn),從而繼續(xù)前面各個開閉時間間隔或周期(P,、 P2、 ...、 Pn)內(nèi)已進行 的同一個開閉序列。
4、 如前面任一權(quán)利要求的方法，其特征在于，包括各個抽取設(shè)備(DEp DE2、 ...、 DEn)所述開閉周期(Pi、 P2、 ...、 Pn)之間的一個時間段。
5、 如前面任一權(quán)利要求的方法，其特征在于，包括當該抽取設(shè)備具有一 個恒定的打開時間并且因所述承裝容器(CP)達到裝填高度而中斷的時刻出現(xiàn) 在一臺或多臺抽取設(shè)備(DE,、 DE2、 ...、 DEn)正處于打幵的時刻時，所述抽取設(shè)備(DE" DE2..... DEn)的中斷有一個時間延遲，這樣那些正處于打幵步驟的抽取設(shè)備(DE,、 DE2、 ...、 DEn)就能繼續(xù)完成材料的分配。
6、 一種能夠權(quán)利要求l方法的顆粒材料的多計量設(shè)備，其包括有多個用于 各種準備計量的顆粒材料的加料斗(T" T2、 ...、 Tn),并且這些加料斗配備有各自的抽取設(shè)備(DE,、 DE2..... DEn)以及用來控制所述抽取設(shè)備(DE,、DE2、 ...、 DEn)的程序電子控制單元(CPU),其特征在于，包括至少一個 輸送區(qū)(ZC),其在設(shè)置上用來從所述抽取設(shè)備(DEp DE2、 ...、 DEn)接收計 量量的不同顆粒材料；至少一個承裝容器(CP)，其設(shè)置在所述輸送區(qū)(ZC) 的下游，用來從所述輸送區(qū)(ZC)接收計量量的顆粒材料并將其分配給用戶單 元；以及傳感裝置(MS)，其用來控制所述至少一個承裝容器(CP)中預定高 度的到達，其在所述預定高度到達時發(fā)送一個控制信號給所述程序電子控制單 元(CPU)。
7、 如權(quán)利要求6的計量設(shè)備，其特征在于，每一種抽取設(shè)備(DE,、 DE2、 ...、DEn)均是循環(huán)地開閉設(shè)備。
8、 如權(quán)利要求6的計量設(shè)備，其特征在于，所述位置傳感裝置(MS)包括至少一對發(fā)送接收裝置，其布置在所述至少一個承裝容器(CP)的外部的 相對兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對多種顆粒材料進行計量的方法和設(shè)備，包括a)對多計量設(shè)備進行初始校準，其包括將多種顆粒材料加到各個料斗，每一料斗都配抽取設(shè)備；分別驅(qū)動每一抽取設(shè)備，由此獲得相應(yīng)數(shù)量的被抽取顆粒材料；對顆粒材料進行稱量；將需要計量的每一種顆粒材料的重量數(shù)據(jù)插入到CPU中，以便得到所需組分的混合物；b)循環(huán)地進行下面的操作將CPU的控制信號作為抽取器開閉周期的函數(shù)發(fā)送出去，其用于抽取至少供兩臺抽取設(shè)備處理的、計量量的各種顆粒材料；在一承裝容器中收集經(jīng)上述步驟抽取的計量量的每一種顆粒材料；通過傳感器來檢測所述承裝容器預定的裝填閾值，從而在達到所述預定的裝填閾值時使所述的至少兩臺抽取設(shè)備停止工作。
文檔編號B01F15/04GK101362061SQ20071016591
公開日2009年2月11日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日
發(fā)明者蘭納托·莫雷托 申請人:莫雷托股份公司