專利名稱：粒狀或粉狀制品的定量裝置和利用此裝置混拌生橡膠的方法
技術領域：
本發明是關于粒狀或粉狀制品或物料的定量操作。
制品在重量或體積方面定劑量在工業中有眾多的應用。在某些情況下，非常希望重量或體積的測量能夠連續不斷地進行。如果說液態制品的連續定量操作已經能夠完好地控制的話，那么對呈粉末狀的甚至呈顆粒狀的制品來說情況并非如此。我們已經熟悉很多定量劑量的系統，它們主要地是通過稱重方式運行的。但是，所有已知的對粒狀或粉狀制品的連續定劑量的技術都要求有伺服裝置，要求有一套復雜的儀器，還要附加一些計算裝置，這些就使得這些系統變得很復雜、體積很大，價格也很貴，並且在工業中不怎么可靠，或者很不適應在變化的工作節奏下運行。此外，那些測量容量的系統在定量基礎容積的充滿和放空基準面方面還存在一些困難，或者不適應在高節奏下運行。
本發明提供了一種對這類制品進行簡單、可靠、而且非常精確的定量裝置。
本發明的目的是提供一個容積定量裝置，它適合于連續運行，相對于要定量的量，它有一個非常小的基礎容積，以便能夠以連續的方式運行，或許以很高的節奏運行。
本發明的另一個目的是提供一個這樣的定量裝置，即在一個很大的壓力下能夠把定好量的制品排出去，以便能與一個很大的應用范圍相容。
根據本發明，粒狀或粉狀制品的定量裝置至少具有一個活塞用來清除一個給定的筒缸工作容積，它在一個活動體內形成的筒缸里滑動;這個活動體又在要定量的制品裝滿上述筒缸的一個進料位置和一個與進料位置不同的排料位置之間的一個機殼里移動，上述活塞當它離開排料位置時由于被上述的機殼刮過所以要定量的制品就從這個筒缸工作容積中被排出。
為了避免定量裝置的供料有任何的中斷，這個裝置最好具有一個填喂機構，正好位于要定量的制品進口的上游。填喂機構對制品進行攪拌混合，以便避免主要由于拱頂效應(或稱為成拱作用)而使制品停下不動。
下面各圖表明本發明裝置的一種應用，涉及的是橡膠加工工業中對制品或材料的定量，主要是炭黑和硫磺。


圖1是本裝置的整體示意圖;
圖2是一個剖面圖，特別地表明了運動的控制;
圖3是一個沿圖2中Ⅲ-Ⅲ線的剖面圖;
圖4表示實施的一個細節，並使圖2上指出的剖面圖出現平面圖。
圖5表示機器的一個機構。
圖6、7和8表明運行循環的各種變型。
圖9、10和11指出相應于圖8的循環的一個實施細節。
確切地說，定量部件就是一個筒缸(1)，在筒缸里有一個活塞(2)滑動。活塞(2)的行程決定一個給定的筒缸工作容積，這個筒缸工作容積就構成了能夠定量材料的最小量。筒缸(1)布置在一個機殼(3)里的一個活動體內這個活動體能從一個進料位置過渡到一個排料位置。
在進料口處，活塞(2)正對著穿過機殼(3)的供料口(31)，活塞從上止點移動到下止點以便裝滿筒缸的工作容積，所裝的要定量的粉狀制品或粒狀制品在后面的描述當中我們將籠統地用“物質”來表示。當筒缸完全被充滿時，由筒缸(1)和活塞(2)組成的整體就朝著排料口位置移動，就樣做的效果是掩住了筒缸(1)，因此也就決定了被定量的基礎容積，此容積正對應于裝置的筒缸工作容積。
當筒缸(1)到達也是穿過機殼(3)的排料口(32)的正對著的位置時，活塞(2)從下止點移動到上止點，這樣就把物質從筒缸(1)中排出。當筒缸(1)完全空了時，筒缸(1)和活塞(2)組成的整體就朝著進料口位置移動。當筒缸(1)離開排料口位置時，為了肯定筒缸中不剩有物質，活塞(2)要被機殼刮過。因此筒缸處于與被定量物質隔絕的狀態，任何物質的倒流運動都是不可能的。
上面闡述了運行原理，現在將更詳細地描述一下本發明的定量裝置。
我們注意到在由圖1所示位置的進料口和圖4所示位置的排料口之間的運動是一個圓弧。筒缸(1)是在一個活動體里形成的，活動體(10)是擺動的，它本身被安放在一個機殼(3)里，機殼(3)包含了進行定量的所有構件整體。一個內部柱面(300)形成于機殼(3)中。擺動體(10)具有一個外部柱面(100)。擺動體(10)以下面的方式被安裝在機殼(3)里，就是在這兩個部件之間，在柱面(100)和(300)的同一水平面上取得一個很小的運轉間隙。這個小的運轉間隙應該保證裝置的密封性和它的良好運行。為此目的擺動體(10)被安裝在機殼(3)的內部，安在具有圓錐軌道的兩個滾子軸承(13)上，(或其它類型的予先裝好的軸承上)，軸承被軸套(130)鎖緊，這樣就能有一個轉動，而不帶有由于這兩個軸承產生的徑向間隙，在機殼(3)的內部也不會有擺動體(10)的翻轉。
柱面(300)通過的兩個洞口即供料口(31)和排料口(32)布置在機殼(3)上。當活塞(2)在擺動體(10)里的上止點時，上述活塞(2)的頂面(20)便與擺動體(10)的柱面(100)相平齊。該頂面(20)本身也是柱面，以保證柱面(100)的完美的連續性，並因此當活塞(2)離開排料位置而移到機殼(3)下面時就保證了密封性。這樣的布置是非常重要的，並保證了在下一個循環開始時，筒缸工作容積是完全空的。為了達到一個很高的精確度，這樣是必要的。如上述所提及的，這樣的布置就能通過機匣實現刮擦活塞的效果。
活塞(2)在它的上止點和下止點之間的交替運動是由安置在擺動體(10)內部的主軸(4)傳動的，并且這個運動與機殼(3)內的擺動體(10)的運動是同心的。主軸(4)由一些軸承(41)承載，並且在它的端點上具有一個軸頸(42)，而它在活塞(2)的行程的一半處是偏心的。軸頸(42)作用在連接活塞(2)的一個連桿(43)上。
擺動體(10)的擺動與活塞(2)的往返交替運動當然應該協調一致。這是由一個被固定在上述主軸(4)上的具有雙重作用的凸輪(5)來控制。導引通道(51)具有兩個呈圓弧狀的管段，一個小半徑的管段對應于進料口位置，另一個大半徑的管段對應于排料口位置，並且在上述管段之間有一些銜接分段，控制擺動體(10)的搖擺運動。
圖6簡單描繪了定量裝置的理論循環。重要的是在擺動體(10)朝進料口運動開始之前，活塞(2)要在上止點並停留在那里至少要直到它不再與排料口(32)相接觸。從這時起，在擺動體內的活塞的運動和相對于機殼的擺動體的運動應該由一些機構來控制，這些機構總體來說能保證活塞在擺動體內不動，至少在擺動體離開排料口位置這期間是如此，活塞這時是處在它的上止點處。在筒缸由于擺動體(10)朝著排料口的運動完全與進料口(31)隔離開很早以前，活塞(2)就位于下止點上同樣也是很重要的。另一方面，為了緩和裝置的運行，我們可以允許有相對于過去解釋過的理論運動的某些誤差。圖7簡單描繪了適合一種可壓縮物質的實際循環該循環具有一些圓弧段適宜在一個很高的節奏下運行。例如，活塞(2)朝上止點的運動可以稍稍在筒缸與排料口(32)接觸之前開始，當被定量的材料性質使得它能夠承受一個輕輕的壓縮時。這使得能在導引通道(51)里畫出一些不那么陡峭的斜線來曲線的A段就相當明顯地偏離理論循環。在B段期間，主軸(4)與擺動體(10)以同樣的角速度轉動，所以活塞(2)在擺動體(10)里保持不動。在C點的圓弧段緩和了運動，所以活塞(2)在擺動體(10)里保持不動，而對于定量裝置的精確度不帶來影響。
圖8表示適合不可壓縮物質的一種實際循環。在循環的B段期間，主軸(4)與擺動體(10)以同樣的角速度轉動。在R點上，排料口至少部分地與在筒缸(1)里所盛物質相連通，所以活塞(2)可以開始它的排料活動，並一直延續到H點，在這個位置上，活塞(2)進入到排料口(32)之中。它的頂面(20)就超過對應于機殼(3)的柱面(300)的水平，所以活塞從擺動體(10)出來，以方便被定量物質的排出，例如有利于它與另一種物質的混合。活塞(2)的頂面(20)本身有一個合適的形狀，為了該頂面被機殼(3)的棱邊(300)刮過，因為考慮到活塞(2)對于機殼的相對運動，如同圖10使人清楚地理解那樣。當筒缸(1)完全被柱面(300)掩住時(圖11)，活塞(2)相對于擺動體可以是或不是固定不動的。圖8對應這種情況，活塞在這種情況下繼續在筒缸(1)中下降。
運轉通道(51)(請看圖3)接受一個導輪(61)，導輪由一個鉸接在機殼(3)上的支桿(62)承載。支桿(62)連接一個轉向軸(6)，轉向軸安裝在機殼(3)里為了把支桿(62)的擺動運動傳遞給第二個支桿(63)。這第二個支桿(63)承載著第二個導輪(64)，它被裝配在一個溝槽(16)里，溝槽(16)是在擺動體上形成的。
這樣，主軸(4)通過兩個運動系統傳遞所有想要的運動一個運動系統具有一個連桿一曲柄系統(連桿(43)和偏心曲軸(42))，以控制活塞(2)的往返交替運動，另一個運動系統具有一個雙重作用的凸輪(5)和轉向輪(6)的系統，以控制擺動體(3)的擺動。因為具有雙重效應的凸輪(5)作用在擺動體(10)的相對于主軸(4)的位置上，所以注意凸輪作用在筒缸(1)相對于曲軸(42)的位置，也就是活塞(2)本身在筒缸(1)中的位置是很重要的。這兩個運動系統，一個作用于另一個，有可能設計出一種裝置，其運動包括有四個不同的行程首先是在進料期間活塞(2)在它的筒缸(1)里的一個純下降運動，接著是擺動體從進料口位置到排料口位置的一個擺動(翻轉)運動，此時活塞(2)保持在筒缸(1)里不動，然后是活塞(2)在擺動體(10)之中的一個在上升運動，擺動體此時在機殼(3)之中保持不動，最后是活塞(2)在擺動體(3)中沒有運動的情況下活塞朝著進料口位置的回去運動。但實際上，至少在某些階段，如上述詳細描述的那樣，這些運動可能稍微部分地互相重迭，對裝置的精確度沒有任何影響。
在進料位置上，筒缸(1)基本上是豎直地安放的，並且一個漏斗固定在進料口(31)的上面，所以對筒缸(1)供應要定量的物質可以很簡單地通過重力進行。但是對于某些粉末狀物質來說，如炭黑和硫磺，要保證以 個很高的精確度來運行，這可能就不足了。最是予先準備一個填喂機構，在供料位置上裝滿筒缸(1)。如在圖1上可見，這個填喂機構主要是由一個儲料器(70)組成的，它用重力給筒缸(1)供料，上述儲料器有一個圓形底(71)，在底的邊緣上設置上述的供料口(31)。一些攪拌混合機構至少要被安放在上述圓形底(71)的鄰近地方，以便帶動物質朝著供料口運動。參考圖1和5，可以看到那些攪拌混合機構是由穿了洞口(73)的圓盤(72)構成的，洞口的直徑與筒缸(1)的直徑相當，這些洞口都分布在一個圓上，此圓的半徑能使得它們都依次地對準供料口，攪拌機構還包括一個固定地安裝在儲料器上的軟片(74)，軟片上有一個頭(75)被安放在進料口(31)的正對面，以便當每一個這樣的洞口在進料口前面經過時，能排走存放在上述洞口(73)里的物質。這個頭(75)在筒缸(1)的方向上作用一個衡力這也同樣有利于保證一個很高的精確度和一個很大的再生產力或保證定量裝置的運行。在筒缸(1)里進行的壓緊總是同樣的，不管在儲料器(70)里要定量的制品的混合條件怎么樣。
填喂機構實現物質的一種調配。它也在定量裝置的精確度上起作用。圓盤(72)的轉速正比于主軸(4)的轉速是所希望的。由于此點，物質的定量，如硫磺或炭黑，對大氣的條件非常敏感，在儲存時要優先考慮大氣條件，而物質的定量是往復很快地進行的，並且與物質被引到儲料器(70)里去的初始條件無關。
為了避免在儲料器(70)中的任何阻塞，對某些物質來說，由于拱頂效應，這種阻塞可能會突然出現，人們當然可以在儲料器(70)的內部加上一些攪拌器(未在圖中表示出來)。
應該注意，在一般情況下，人們希望定量物質的一個給定重量，例如，人們希望把一定重量的炭黑和一定重量的橡膠混合。這只須對每一類型的要定量的物質進行一次校準就行了。已經看到人們是這樣通過間接地以可重復使用的方式測量體積的方法來達到測量重量的目的。
定量裝置能在排料口的下游處正好安放一個混合箱(8)，即使物質需要在壓力的推逐下，或許是很大的壓力，這樣做也能予料有一個很廣闊的應用范圍。
例如，這個裝置可以被用來在混合箱(8)中放一些粉末狀的制品，它們參與實現一種橡膠混合物，因為混合物是在混合箱(8)里連續不斷地進行地。生橡膠的混合過程就在于連續不斷地把一種彈性物引入一個混合箱(8)里，並連續不斷地在上述箱里使精確地定了量的粉末狀制品混合，其特征是上述粉末狀制品的定量是由至少一個活塞(2)清除一個給定的筒缸工作容積來進行的，活塞在筒缸(1)里移動，筒缸是在一個活動體里形成的，筒缸(1)在一個機殼(3)里的一個進料位置和一個排料位置之間移動，在進料位置上要定量的制品裝滿上述的筒缸工作容積，排料位置與進料位置不同，在它那里，定量制品被從上述的筒缸里排出，當活塞離開排料位置時，上述活塞(2)被上述機殼(3)刮過。
權利要求
1.定量裝置，包含至少一個清除給定筒缸工作容積的活塞(2)，它在一個活動體里形成的筒缸(1)里運動，活動體在一個機殼(3)里的一個進料位置和一個排料位置之間移動，在進料位置上要定量的那些產品裝滿上述的筒缸，排料位置是與進料位置不同的，在那里要定量的制品被排出上述筒缸，上述活塞(2)當離開排料位置時被上述機殼(3)刮過。
2.按權利要求第1所述裝置，其特征在于，上述活動體是作轉動運動的擺動體(10)，因而筒缸(1)在進料位置和排料位置之間畫一圓弧。
3.按權利要求2所述定量裝置，其特征在于a)上述擺動體(10)可轉動地安裝在上述機殼(3)的內部，b)一個主軸(4)安放在上述擺動體的內部，並于在機殼(3)里的擺動體(10)的運動是同心的，c)活塞(2)的往返交替運動是由主軸(4)用一個連桿和曲軸細統控制的，d)擺動體(10)的運動是由協調活塞(2)相對于擺動體(10)的運動的機構控制的。
4.按權利要求3所述裝置，其特征在于，上述機構保證活塞(2)相對于擺動體(10)保持不動，至少當擺動體(10)離開排料位置時是這樣。
5.按權利要求3或4所述裝置，其特征在于上述機構是由一個有雙重效應的凸輪(5)被安放在主軸(4)上和一個在機殼(3)上鉸接的換向軸(6)組成的，它們控制擺動體的運動。
6.按權利要求3或5所述定量裝置，其特征在于，活塞(2)在排料位置上從擺動體(10)中出來，以及活塞(2)的頂面(20)有一個適合的形狀活塞(2)相對于機殼(3)有相對運動，使得該頂面被機殼(3)的棱(320)刮擦。
7.按權利要求1所述定量裝置，其特征在于，它包含一個制品填喂機構，在供料位置上，用來裝滿筒缸(1)。
8.按權利要求7所述定量裝置，其特征在于，填喂機構主要由一個儲料器(70)組成，它通過重力給筒缸(1)供料，上述儲料器有一個圓形的底(71)，在底的邊緣上設置筒缸(1)的一個供料口(31)，並且至少在底(71)的鄰近地方安有一些攪拌機構。
9.按權利要求8所述定量裝置，其特征在于，攪拌機構是由一個被穿有洞口(73)的圓盤(72)和一個軟片(74)組成，洞口的直徑與筒缸(1)的直徑相符，這些洞口分布在一個圓上，其半徑使得這些洞口都依次經過供料口(31)的對面，軟片(74)被固定地安裝在儲料器(70)里，軟片上具有一個頭(75)被安放在進料口(31)的對面，以便當每一個洞口經過進料口(31)前面時，推逐放在上述洞口(73)里的物質。
10.按權利要求9所述定量裝置，其特征在于，上述軟片的頭(75)在筒缸(1)的方向上作用一個恒力。
11.連續不斷地混合生橡膠的方法，包括連續不斷地往混合箱(8)里引入一種彈性物，並連續不斷地在上述混合箱(8)里摻合一些經過準確定量的粉末狀制品，其特征在于，粉末狀制品的定量至少由一個活塞(2)清除一個給定的筒缸工作容積來進行，活塞在一個活動體里形成的筒缸(1)里運動，而活動體在一個機殼里的一個進料位置和一個排料位置之間移動，在這個進料位置上要定量的制品裝滿上述的筒缸工作容積，而排料位置與進料位置不同，在那里，要定量的制品被從上述筒缸中排出，當活塞離開排料位置時，上述活塞(2)被上述機殼(3)刮過。
全文摘要
當筒缸(1)位于進料口(31)的前面時，要定量的物質就裝滿筒缸，接著筒缸(1)移動的排料口(32)的對面，在那里活塞(2)朝著它的上止點滑動以把上述物質排吐到筒缸(1)的外邊去。然后，筒缸(1)朝著進料口移動，而活塞(2)仍留在上止點位置上，以避免任何倒流，接著這樣的循環又重新開始。
文檔編號G01F11/22GK1058844SQ9110421
公開日1992年2月19日 申請日期1991年6月22日 優先權日1990年7月12日
發明者米齊爾·迪奧爾 申請人:塞德普魯公司