[發明專利]氣力輸送粉末的輸送精度檢測與控制系統

有效

• 申請號: 200910100230.4
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101592928A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 胡曉冬;姚建華;陳智君;張毅
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 王 兵;黃美娟

技術領域：

本發明涉及管道中氣動輸送粉末材料時，所輸送粉末的輸送精度檢測與控制系統。

背景技術

采用氣體作為載體輸送粉末材料的方法廣泛的應用于激光熔覆、噴焊、噴涂、冶金、快速成形等工業領域。提高加工過程中粉末輸送的均勻、準確性是多個應用領域中粉末輸送面臨的共性問題，粉末輸送量的準確性與穩定性，影響到加工過程中涂層的厚度、涂層溫度與涂層質量。

常用的送粉裝置對粉末輸送量的調節主要采用對計量容積(凹槽容積、螺紋溝槽容積等)和電機速度的調節來實現，粉末輸出準確性問題只涉及到送粉器的輸出粉料的范疇。而粉末輸送過程中，即使送粉器輸出口的粉末輸出量穩定，經過管道中的輸送，粉料到達輸送管道出口處的輸送量未必能夠準確、穩定。這是因為粉末在管道中的流動狀態實際上很復雜，與氣流速度、氣流中所含的粉末量、粉末本身料性等相關。粉末在管道中的輸送狀態可能是依靠高速流的氣流動壓被輸送的懸浮流，也可能是依靠氣流的靜壓推送的栓流，或者是介于兩種氣流狀態之間的輸送方式。粉末在管道中的傳送可能是時而停滯時而吹走交替進行的狀態，因此，送粉器輸出粉末的準確性不能保證通過管道輸送后管道出口處粉末輸出的穩定，為了保證氣力輸送粉末在管道中的穩定傳輸，必須對管道中關鍵部位粉末傳輸的狀態進行檢測。

發明內容

本發明要解決現有氣力輸送粉末技術中，粉末在管道中各區段流速和濃度可能不均勻的復雜狀態無法控制的缺點，提供一種可以對輸送管道中關鍵區域的粉末流量和粉末濃度進行檢測和控制的系統。

氣力輸送粉末的輸送精度檢測與控制系統，包括連接在送粉器上的料斗，所述的送粉器的出口處連接輸送管道，所述的料斗上方連接輸氣管，其特征在于：所述的輸送管道接入一段透明管，所述的透明管兩側對應地設有發光裝置和光電轉換裝置，所述的發光裝置間隔著所述的透明管對準所述的光電轉換裝置；所述的發光裝置和光電轉換裝置上設有遮光罩；所述的光電轉換裝置通過一放大器連接一單片機，所述的單片機的信號輸出端口連接一設置在所述的輸氣管上的伺服調壓閥和用于驅動所述的送粉器的伺服電機。

進一步，所述的放大器和單片機之間還連有一個信號調理器，所述的信號調理器輸出供單片機使用的標準的采集信號。

本發明的工作原理是：傳感器通過管接頭與輸送管道連接，發光裝置發出的光線經通有粉末氣流的透明管后被光電轉換裝置接收，光電轉換裝置所接收到的光線強度與透明管中粉末的流量相關，粉末流量越大光線衰減越大，光電轉換裝置獲得的光強就越小。這樣，通過檢測光電轉換裝置輸出的電信號可以計算出流經透明管的粉末流量的大小。

管道內的濃度和流量信號通過放大、計算處理后，由單片機反饋到伺服電機和伺服調壓閥，形成閉環控制。

本發明適用于激光熔覆、噴焊、噴涂、冶金、快速成形等工業領域中通過氣力與管道輸送金屬粉末與陶瓷粉末的場合進行粉末輸送量的檢測，也適用于其他領域中需要檢測氣力輸送粉末量的場合。

本發明的優點是：可以接入輸送管道對管道中關鍵區域的粉末流量和粉末濃度進行檢測和控制，提高氣力送粉時流量和濃度的均勻性。

附圖說明

圖1是本發明的原理圖

具體實施方式：

參照附圖

本發明所述的氣力輸送粉末的輸送精度檢測與控制系統，包括連接在送粉器5上的料斗6，所述的送粉器5的出口處連接輸送管道1，所述的料斗6上方連接輸氣管7，所述的輸送管道1接入一段透明管12，所述的透明管12兩側對應地設有發光裝置4和光電轉換裝置10，所述的發光裝置4間隔著所述的透明管12對準所述的光電轉換裝置10；所述的發光裝置4和光電轉換裝置10上設有遮光罩3；所述的光電轉換裝置10通過一放大器連接一單片機11，所述的單片機11的信號輸出端口連接一設置在所述的輸氣管1上的伺服調壓閥8和用于驅動所述的送粉器的伺服電機9。

所述的放大器和單片機之間還連有一個信號調理器，所述的信號調理器輸出供單片機使用的標準的采集信號。

器件的選擇方面：

發光裝置4選取：可以根據粉末輸送量的不同選用高亮發光二極管或小功率激光發生器，在本發明所做的試驗中，粉末輸送量在0-30g/min范圍內時，采用高亮發光二極管有很好的效果；粉末輸送量在20-100g/min范圍內時，采用5mW激光發生器效果較好。

送粉器5選取：采用電機調速的輥輪式、螺旋式、刮板式等送粉裝置均可作為可選方案，本發明實驗中采用的方案是輥輪式送粉器。

調壓閥8的選取：電-氣比例閥是一種優選的方案。