[发明专利]一种固液混合调味剂自适应充分搅拌装置与方法在审

专利信息
申请号: 202010853469.5 申请日: 2020-08-23
公开(公告)号: CN111821884A 公开(公告)日: 2020-10-27
发明(设计)人: 张文廷;张伟达 申请(专利权)人: 麻云伴智能科技(大连)有限公司
主分类号: B01F7/18 分类号: B01F7/18;B01F15/00;B01F3/12;A23L27/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 116023 辽宁省大连市高新技术*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 混合 调味 自适应 充分 搅拌 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种固液混合调味剂自适应充分搅拌装置与方法,其特性在于,首先,基于可张紧链轮与离心机构搭建固液混合调味剂充分搅拌装置;然后,以充分混合后调味剂等效密度为中间变量,构建固液均匀混合约束下搅拌速度与调味剂重量之间的关联关系;最后,依据实际检测调味剂重量,自适应调控搅拌速度,实现固液混合调味剂的自适应充分搅拌;

具体步骤如下:

第一步、固液混合调味剂自适应充分搅拌装置搭建

固液混合调味剂自适应充分搅拌装置主要包括:加料口、调速伺服电机、速度控制器、可张紧链条传动机构、搅拌罐、盖板、转轴、搅拌桨、离心滑块、重力感应底盘等;所述的加料口和可张紧链条传动机构连接在盖板上方,所述的调速伺服电机和搅拌罐连接在盖板下方,调速伺服电机输出轴与链条传动机构中的一个链轮相连,所述的转轴两端分别连接在链轮和搅拌桨上,为搅拌桨传递转矩,所述的离心滑块连接在搅拌桨的三个桨叶末端,所述的重力感应底盘安装在搅拌罐底部,通过将测量的搅拌罐内调味剂重量反馈给速度控制器,速度控制器根据重量进行搅拌速度自动调节,从而控制调速电机改变转速,实现固液混合调味剂的自适应充分搅拌;

进一步地,所述的可张紧链条传动机构包含五个链轮,其中,一个主动链轮与调速电机连接,两个工作链轮与两个转轴连接,另外两个为涨紧链轮,通过调整涨紧轮在盖板上的位置,实现链条的张紧;

进一步地,所述的离心滑块端面设计成楔形,当搅拌桨旋转工作时,离心滑块在离心力作用下贴紧搅拌罐内壁,利用其楔形面将搅拌罐内壁的调味剂导入搅拌桨工作区,从而实现搅拌罐内所有调味剂的充分均匀搅拌;

第二步、固液均匀混合约束下搅拌速度与调味剂重量关系求解

记调味剂中的固态成分密度为ρG,液态成分密度为ρY,调味剂要求的固态、液态成分混合比例为1:n,根据公式(1)计算固液混合调味剂的等效密度ρeq

在搅拌罐中加入高度为h的固液混合调味剂,同时以速度v进行搅拌,测量前h/2高度范围内固液混合调味剂的密度,若大幅低于ρeq,则增加搅拌速度v值,直到前h/2高度范围内固液混合调味剂的密度等于或接近ρeq,记录对应的h与v值;

进一步,改变h值,重复上述第二步中步骤,从而得到固液均匀混合条件下的h与v之间函数关系,记为:

v=f(h) (2)

进一步,根据搅拌罐内半径R、转轴半径r,得到固液均匀混合约束下搅拌速度v与调味剂重量m之间关系:

第三步、搅拌速度的自适应调控

为了实现无论搅拌罐中加注多少调味剂,均能实现其充分均匀搅拌,利用搅拌罐下方的重力感应器测量调味剂重量m,并把测量结果反馈给速度控制器,速度控制器根据公式(3),计算出与m匹配的搅拌速度v,实现自适应调整;

进一步,当调味剂重量发生变化时,搅拌速度应该避免快速突变,以防调速电机过载,因此,当重力感应器测得的调味剂重量发生变化时,以S形加减速模式调整搅拌速度,实现速度的平稳过渡;具体为,记当前时刻调味剂重量为m1,根据公式(3)计算出m1对应的搅拌速度v1,下一时刻调味剂重量为m2,根据公式(3)计算出m2对应的搅拌速度v2,速度控制器对电机速度控制时,从v1变化到v2的中间过渡过程速度v(t)采用公式(4)计算:

公式(4)中,t表示过渡过程时间,jmax为调速电机的许用最大加加速度,t1、t2、t3分别为加加速时间、恒加速时间、减加速时间,按公式(5)计算:

公式(5)中,amax为调速电机的需用最大加速度;

根据各时刻重力感应器测量的调味剂重量,速度控制器根据公式(3)计算出固液均匀混合条件下与调味剂重量相对应的搅拌速度v后,根据公式(4)从当前搅拌速度调整到新的搅拌速度,实现速度平稳过渡前提下的固液混合调味剂自适应充分搅拌。

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