[其他]搅拌机液流作用力的测量并从对液流力的响应实施搅拌设备的控制

说明书

本发明与搅拌系统有关，特别是与作用于搅拌系统的叶和搅拌轴上的液流力的测量系统和测量方法有关，以及根据这种液流力的响应对搅拌系统实施控制有关。

这项发明特别适用于那些对大液流作用力敏感的搅拌系统，大的液流力会使搅拌轴永久变形甚至断裂，尤其是在抽排时或浆叶接近液面运转时，这种情况更易发生。

液流力是搅拌轴所承受的主要机械力，该力作用在叶上並垂直于叶轴线，使轴的顶端和传动机构（尤其是装有减速齿轮並驱动搅拌轴运转的传动机构的齿轮箱）发生很大的弯曲变形（挠度）。但对于全封闭的搅拌箱来说，搅拌轴穿过箱盖处装有密封装置，力的作用可能会破坏密封。在1983年J。OLdSue，MCGraW-HiLL所写“液流搅拌技术”一文的第十七章中详细地讨论了有关液流力的问题。在1981年6月R.J.Weetman和R.И.SaLzman所著的“化学工程的进展”第71～75页中也有叙述。

测量液流力需要实验室测试设备如应变仪，应变片电桥等，它们装在搅拌轴上，应变片和应变仪的联结电路需通过回转集流环从搅拌系统中传输出来。

用光学系统检测搅拌轴上的反射光线，也可以测量搅拌轴的挠度，而挠度就能反应出液流作用力的大小。由于浸没在所搅拌的液体中的桨叶附近液流力最大，所以光学装置必须安装在所搅拌的拌料液面上方，並尽量靠近液面的搅拌轴上。可是在该位置上轴的挠度往往很小，故对光学装置的灵敏度必须较高。相应必须使用回转集流环和高灵敏度光学

在前面所提到的参考文献中，都详尽地叙述了测量上述液流力的各种仪器。曾意外地发现和本发明内容相一致的是传动机构位移量的测量，特别是驱动和支承搅拌轴的齿轮箱的位移量的测量，它和作用在桨叶上的液流力有直接的关系。这项发明之所以是意外就在于搅拌系统是一种复杂的机械系统並具有复合的频率响应，我们並不认为系统的非回转部件：即传动机构与液流力有直接的关系。此外以往测量液流力时是使用连接在搅拌轴上並随搅拌轴一起旋转的仪器。甚至用这些仪器测量时也是很困难的，因为在空载条件下搅拌轴的径向跳动量也可能大于由液流力所引起的挠曲变形量，相应地根据支承在搅拌箱上的不回转的传动机构的位移以测量液流力是一种具有重大意义的改进和简化，测量是在远离于所搅拌液体的地方进行的，测量仪器可以装在封闭式拌料箱的上方，这样就可以防止被拌料污染。测量仪器所测量出来的输出量可有效地控制搅拌系统，可以防止因液流力过大而引起的不安全和损坏。例如，当检测到液流力超限时可使桨叶的转速降低，从而使液流力下降並防止了搅拌系统可能因液流力过大而引起的损坏。

因此本发明的一个主要目的是提供一种改进的搅拌系统。

本发明的另一个目的是提出了一种用于测量液流力的改进了的测量方法和测量系统。

本发明的更深一层的目的是提供了根据液流作用力来控制搅拌系统的一种改进了的控制方法和控制系统。

简述之，本发明的搅拌系统具有以电动机驱动的传动机构、装有桨叶的搅拌轴。轴配置在搅拌箱内以搅拌液体拌料。该系统根据作用在桨叶上並使搅拌轴变形的液流力对搅拌系统实施控制。液流力是通过检测非回转的传动机构的位移得到的，检测传动机构的位移时最好使用配置在传动机构齿轮箱近处的位移传感器。所得到的信号代表了与传动机构位移有关的液流力。就用这些信号来控制传动系统的电动机。当液流力开始超限时，就控制电动机低速运转，甚至停止运动。这样，就防止了由于液流力超限而引起驱动系统的损坏，並保证了系统的安全运行。

本发明的上述目的和其他目的，本发明的特点和优点，以及即将提到的具体的实现方法和现今所知的最好实例，通过阅读下述说明並参考插图就会更加清楚。

图1表示能体现出本发明的一个搅拌系统剖面图，这个剖面图就是图2的1-1剖面。

图2是图1所示装置的局部俯视图。用与搅拌系统桨叶所承受的作用力相一致的信号来控制图1图2中所示搅拌系统传动机构的电机，其控制电路方框图见图3。

从图1和图2所示系统的位移传感器中所得到的信号曲线如图4所示。

图5是描绘在图4中所示信号的频率响应曲线。

更多的内容是和图1图2有关，图中搅拌箱10中装有液体12，它由装在搅拌轴16上的桨叶14所搅拌，桨叶由传动机构18驱动，传动机构18由驱动电机20和装在齿轮箱22内的齿轮减速机构组成。电动机安装在槽钢24内，槽钢24前端固定一块前板26，前板与齿轮箱22连接。