用于计量、混合和包装固体颗粒材料的设备和方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于计量、混合和包装固体颗粒材料的设备和方法。更具体地说，本发明涉及一种用于计量、混合和包装供建筑施工领域使用的固体颗粒材料的设备。
背景技术
供建筑施工领域使用的固体颗粒材料的主要成分通常为沙子和水泥。根据应用，材料也可能包含高值成分，例如粘合剂和/或其他化学产品。典型地，这种高值成分占总材料的一小部分，例如总混合物以重量计的10到5％，甚至更小。材料的生产包括：根据合适的配方，计量各成分所需的量；将这些成分混合以获得均匀的混合物；和以适合存储和运输的基本上干的形式包装最终的混合物，通常包装在袋子中。上述步骤由制造厂在制造场所进行，这些袋子通常从制造场所运输到转售场所，材料在转售场所出售给周围地区的用户。转售场所常常远离制造场所。这对运输成本产生影响。由于高值成分只占材料的一小部分，因而从制造场所运输到转售场所的将是很大数量的沙子和水泥，即混合物的低值成分。
虽然普遍被接受，但是这种情况不令人满意，因为从制造场所运输大量低值成分、诸如沙子和水泥到遥远的转售场所不是所希望的。
固体颗粒材料的混合在各种混合器中进行。
当前市场上可利用的工业混合装置为鼓型，其由水平布置的中空圆筒组成，中空圆筒内部设置有轴，所述轴上附着有叶片。通常，混合器从下面完全打开，顷刻排放全部材料，所述材料落入储料漏斗中。然后借助于螺旋输送器，将材料排放到装袋机的装载漏斗中。
US 4403865描述了一种鼓式混合器，其中鼓为由圆筒形部分连接的双锥体形状，其内部设置有翼状物，在混合器沿一个方向旋转时，有利于成分的混合，一旦混合物就绪，就沿相反方向旋转以有利于混合物的排出。混合物通过一嘴口排出，由于全部混合材料被瞬间排放，因而所述嘴口不允许计量混合材料的量。US 4403865所述装置的另一个缺陷是，由于翼状物相对于鼓不旋转，材料混合得不精细。鼓中带有的翼状物具有沿给定方向引导待混合的粉末材料的用途。
EP 1 382 381 A1公开了一种带有高结构的卧式混合器。混合器包括由带有两个弯曲端壁的圆筒形容器形成的鼓。混合工具沿径向安装在水平轴上，从而仅能在圆筒形容器内部的区域中操作，也就是说，混合工具不能在由弯曲端壁形成的空间内部旋转。材料混合之后的排放通过打开一下门进行。该混合器的结构以及混合工具仅在鼓中央部分的操作不能确保固体颗粒材料的混合令人满意。
最后，如上所述的混合器必须设置计量机和储料漏斗，以允许材料装袋。
【发明内容】
因此，既需要一种制造供建筑施工领域使用的颗粒材料的有效方法，又需要在这种方法中使用改进的混合器。
而且还需要这样的混合器，其能够确保材料的最佳混合，同时允许计量材料的成分以及有效地包装已混合的材料。
本发明的一个目的是，提供一种用于生产尤其是供建筑施工领域使用的固体颗粒材料的方法，其不需要将准备好使用的材料从生产场所运输到遥远的转售场所。
本发明的另一个目的是，提供一种改进地、紧凑的且易于操作的用于计量、混合和包装固体颗粒材料的设备。
本发明的第一个方面涉及一种用于从固体颗粒成分生产固体颗粒材料的方法，其特征在于，其包括下列步骤：
a)向计量单元顺序地进给固体颗粒材料的至少两种成分；
b)根据预定的配方，顺序计量所述计量单元中的每一种所述成分；
c)将所述成分传送至混合单元；
d)在所述混合单元中混合所述成分，以形成满足所述预定配方的颗粒材料；
e)从所述混合单元排放所述颗粒材料，同时计量预定量的所述颗粒材料，并将所述计量的量传送到位于所述混合单元下游的容器内。
本发明的第二个方面涉及一种用于生产固体颗粒材料的设备，其包括用于分别存储固体颗粒材料的至少两种不同成分的存储罐，其特征在于，该设备还包括：
a)用于固体颗粒材料的所述成分的计量单元；
b)包括固定壳体的混合器，所述固定壳体设置有旋转混合工具；
c)安装在所述混合器的底部上的排放阀；
d)位于所述混合器下游的计量和包装单元。
本发明的另一个方面涉及依照上述b)的混合器的结构，所述混合器包括固定壳体，所述固定壳体设置有上装载口以及安装在通过位于所述壳体外部的驱动装置致动的旋转水平轴上的内部混合工具，所述混合器的特征在于：
所述壳体包括两个截头圆锥形壁，所述两个截头圆锥形壁在它们的基底处相连，并且它们的轴线设置成水平对准，所述轴沿所述截头圆锥形壁的轴线水平安装；
所述混合工具包括安装在所述轴的容纳在所述壳体之内的部分的中心上的多个辐条，每一个所述辐条在所述截头圆锥形壁的附近设置有叶片；
所述壳体设置有与安装在壳体底部的排放阀相联的排放口。
依照本发明的方法允许通过根据期望的配方混合固体颗粒成分而生产固体颗粒材料，以及允许以有效的方式包装所生产的期望量的材料。本方法尤其有利于供建筑施工领域使用的固体颗粒材料的生产。
在建筑施工领域使用了各种材料，包括水泥基粘结剂、用于墙面涂料的产品、水泥基地面系统、用于巩固砖石建筑的产品等等。大部分这样的材料是大量低值成分、例如沙子和水泥与少量高值成分、例如粘结剂、专用树脂和/或其他化学制品的混合物。通常，通过根据期望的配方混合各种成分而制造该材料。混合进行到混合物达到所期望的均匀性为止。然后，以适当的形式包装材料，例如用袋装，并且存储起来，直到配送到转售场所，材料在转售场所出售给用户。由于转售场所常常远离制造场所，因而到转售场所的运送需要相当大的运输成本。
本发明的方法允许改善尤其是供建筑施工领域使用的固体颗粒形式的材料的生产和分配的总效率。本方法允许直接在转售场所根据期望的配方制造材料，从而显著降低从单个制造场所到多个遥远的转售场所的运输成本。尤其是，本方法允许在直接在转售场所生产固体颗粒形式的材料时，使用可广泛利用的低值成分，例如沙子和水泥。
本发明的方法可以以若干方式管理。依照一个方面，材料制造商将配方与配方中通常少量存在于材料中的高值成分一起提供给转售商。配方一般还需要低位值成分，这些低值成分通常大量存在于材料中。转售者在当地市场购买这样的低值成分，而当地市场内部的运输成本低，然后根据期望的配方制造材料。
这些成分存储在适合的柜中。
本方法的第一步骤包括向计量单元顺序地进给固体颗粒材料的各种成分。
第二步骤包括根据预定的配方，计量所述计量单元中的每种成分。
第三步骤包括同时将已计量的各种成分传送至一混合单元。优选地，依靠重力同时传送这些成分。
第四步骤包括在混合单元中混合所述成分，以形成具有期望的均匀性并满足期望的和预定配方的颗粒材料的混合物。
第五步骤包括从所述混合单元以基本上连续的方式排放所述颗粒材料，同时计量预定量的颗粒材料并将所述计量的量传送到位于所述混合单元下游的容器内，通常传送到袋子内。
【附图说明】
通过使用依照本发明的另一个方面的用于生产固体颗粒材料的设备，可以方便高效地进行上述方法。这样的设备参照附图进行了描述，其中；
图1是依照本发明的设备的示意性透视图；
图2是图1中设备的正视图；
图3是图1设备的部分放大正视图；
图4是图1中设备的另一部分的示意性透视截面图；
图5是图4中部分的分解图，其也显示了本发明的设备的另一部分；
图6是图4中部分的正视图中的局部截面图；
图7是图5的底部所示的部分的示意性透视图；
图8是图7中部分的分解图；
图9是图1中设备的又一部分的示意性透视图。
【具体实施方式】
参照图1和2，依照本发明的设备用10表示。它包括用于分别存储固体颗粒材料的至少两种不同成分的存储罐12、13、14、15。在图中所示的实施例中，最多四种成分可以分别存储在四个存储罐12、13、14、15中，四个存储罐以两个叠置的排安装在支撑结构上。上存储罐12、13是可移动的，即可以将它们从支撑结构提起，以允许装填下罐14、15。每个罐设置有螺旋输送器16、17、18、19，以取出存储在罐12、13、14、15中的成分并进给至计量单元20。螺旋输送器由马达致动，并由中央控制单元控制，所述马达和中央单元控制都未示出。
计量单元20包括进料器22，其在图3中也被显示。进料器22在底部具有开口，所述开口由一闭合盘24关闭，所述闭合盘24围绕与其直径对准的轴旋转，这样，盘24可以处于关闭位置和开启位置，如图3所示。盘24从/到开启/关闭位置的致动通过气动致动器26实现。在开启位置，可以从进料器22排放材料。进料器22装备有计量装置27，优选为基于计力传感器的计量装置，如工业称量系统领域所公知的。供应给进料器20的材料的各种成分因而可以根据期望的量进行计量，并通过打开盘24从计量单元排放出来。这可以顺序操作，即一种成分在另一种成分之后。
已经根据期望的配方进行计量的固体颗粒材料的成分被排放至混合器30内，在图4、5和6中更加详细地显示了混合器30。混合器30包括安装在结构29上的固定壳体32，如图1-2所示。固定壳体32由两个相对的截头圆锥形壁33、34形成，两个截头圆锥形壁33、34在它们的主要基底处通过圆筒形区段31相连接，并且它们的轴线设置成水平对准。水平轴36沿其轴线可旋转地安装在位于截头圆锥形壁33、34的辅助(minor)基底中的轴承38上。水平轴36可以在位于所述壳体外面的驱动装置、例如马达39的致动下旋转。
混合工具40安装在水平轴36上。混合工具40包括安装在轴36的容纳在壳体30之内的部分的中心上的多个辐条42。每个辐条42支撑一梯形叶片44，叶片44的外周伸到截头圆锥形壁33、34的附近，但不与之接触。在图中所示的实施例中，有以120°的角度间隔开的三个辐条42和三个叶片44。叶片44的形状为梯形，其和壳体30的与叶片相对的部分的形状相匹配。叶片44的形状优选为等腰梯形。梯形叶片的侧面的倾斜度与相应截头圆锥形壁33、34的倾斜度相同。
待混合的材料的成分从进料器22被排放至设置在壳体32的截头圆锥形壁34中的上装载口37中(图5)。
在混合器中，混合工具40设定成以优选超过30m/min的圆周速度旋转。在这样的速度下，固体颗粒材料表现出像液体一样，使得这些成分很快地、高效地混合。由于材料连续地落入壳体32的中心内，因此在该设备中，材料不但受到强烈的局部混合而且也受到强烈的整体混合，因而具有梯形形状的叶片的装置的混合效率比传统混合系统高很多。实现均匀混合所需的时间通常小于60秒。
图5、6、7和8显示了壳体32在圆筒形区段31上设置有排放口48，所述排放口48与安装在壳体底部上的排放阀50相联。
排放阀50包括滑板52，滑板52一端连接于气动56的活塞54。滑板52滑入阀50的下半壳体55中设置的外壳53中。上半壳体57安装在下半壳体55上，使得上半壳体57和上半壳体57之间限定出用于使滑板52在气动56的致动下滑动的空间。上半壳体57的上侧具有凹入的中央部分58，所述中央部分58和混合器30的壳体32的底部曲线相匹配。孔59设置在上半壳体57的凹入的中央部分中，阀50安装在混合器30上，孔59与孔48对准(图4)。孔59′设置在下半壳体55上，也与上半壳体57的孔59对准。孔59″设置在阀50的滑板52上，使得当阀50打开时，孔59″可以与孔59、59′对准。在这样的位置，在混合器30中已混合的固体颗粒材料可以通过孔59、59″、59′从混合器排放出来。在气动缸56的致动下，滑板移动至孔59和59″不再对准和叠置的位置，这样孔59被关闭。在这样的位置，固体颗粒材料保持在混合器30中。阀50的打开和关闭可以预期的速度进行，以帮助排放材料。
由于叶片44朝向底部的孔48推动材料，因而固体颗粒材料从混合器30的排放通过重力及混合工具40的缓慢旋转的共同作用实现。为了帮助排放材料，阀50装备有振动装置60，其安装在阀50的底部上。振动装置60包括限定内圆柱形室62的壳体，所述内圆柱形室62容纳轴63，轴63设置有凸轮65。轴63由未示出的驱动装置致动。在轴63旋转时，凸轮65撞击室62的壁，产生振动，振动被传递给阀50，以避免材料阻塞并且帮助材料从混合器30流出。轴63的旋转可以预期的速度进行，以产生帮助排放材料的所需量的振动。因此，材料被传送至连接于孔59′的倾斜出口管66。
计量和包装单元70位于混合器30的下游，更确切地说是排放阀60的下方。
计量和包装单元70包括盘72，所述盘72适于支撑装填通过管66排出的固体颗粒材料的袋子80。盘72装备有未示出的计量装置，优选为基于计力传感器的计量装置，如工业称量系统领域所公知的，该计量装置位于计量和包装单元70的基座71下面。因此，可以控制袋子80的装填，这样，在袋子80已经装填所需量的材料之后停止从混合器30排放材料。振动装置76帮助对袋子80的材料的装填和包装材料。板72连接于缸75，当袋子80装填完时，缸75可以被致动，以使板72绕销73倾斜来卸载袋子80。管78的一部分连接在竖直杆74的顶部上，所述竖直杆74固定于单元70的基座71。管78的直径大于排放阀50的出口管66的直径，这样，后者可被引入管78内。反过来，管78又被引入袋子80的口内，有助于装填。
本发明的设备的操作通常是在中央控制装置--典型为带有适当软件的计算机的帮助下进行的--所述中央控制装置控制设备的各个部件，以确保执行合适的功能。例如，以一期望的值设定并控制混合器30的混合工具40的旋转速度，在材料的混合步骤以及通过阀50的排放步骤期间，旋转速度可以相同，也可以不同。而且，阀50的打开和关闭周期以及振动装置60的振动也由中央控制装置控制。控制整个设备的操作，以根据期望的待处理和包装的材料的配方实现成分的计量和混合。
依照本发明的方法和设备允许根据需要直接在转售场所以有效方式从分开的成分开始制造固体颗粒材料。设备紧凑，操作简便，并允许使用通常可在转售场所得到的低值成分、例如沙子和水泥，从而避免运输大量材料的需要。