[發明專利]一種粘稠固液混合調味劑的精準下料系統及方法

在審

• 申請號: 202010634356.6
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111846314A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 張文廷;張偉達
• 申請（專利權）人: 麻云伴智能科技（大連）有限公司
• 主分類號: B65B3/26
• 分類號: B65B3/26;B65B39/00;B67D7/02;B67D7/22;B67D7/54;B67D7/78;B01F7/20;G01F15/06
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1.一種粘稠固液混合調味劑的精準下料系統及方法，其特征在于，首先基于攪拌推進及蠕動下料，搭建粘稠固液混合調味劑的精準下料系統；然后考慮因調味劑自重、粘稠、攪拌、閥內部壓強等因素，求解調料桶出料口壓強平衡關系；最終，基于調料桶出料口壓強隨需求下料量、調味劑余量的自調節，實現粘稠固液混合調味劑的精準下料過程，步驟如下：

第一步、粘稠固液混合調味劑精準下料系統搭建

粘稠固液混合調味劑精準下料系統主要包括：進料口、調料桶、攪拌器、重力傳感器、蠕動閥、止流電機等構成。所述的調料桶上方連接進料口以及蓋板，所述的蓋板上方設有傳動齒輪并通過電機帶動所述的攪拌器進行攪拌，所述的調料桶下方布置重力傳感器對調味劑重力進行實時監控，為精準下料提供數據參數，通過調料桶出料口(以下簡述為出料口)與所述的蠕動閥連接，通過所述的蠕動閥內部壓強將調味劑擠壓至最終的下料口，同時在下料口處設置所述的止流電機，防止粘稠固液混合調味劑在下料口處殘留溢出。

進一步地，所述的攪拌器的攪拌葉片為隨形結構，根據所述的調料桶的內壁曲率進行加工制造，可在出料口處為調味劑的出料過程提供離心擠壓力，便于快速出料。

進一步地，所述的出料口設計為硬質波紋管結構，防止折彎。

進一步地，所述的蠕動閥的內部壓強由蠕動電機控制，通過調味劑自重、粘稠、攪拌等因素綜合計算得到所需的閥內部壓強，并通過蠕動電機控制滾子，產生相應的內部壓強，以便于快速、穩定、精準出料。

進一步地，所述的下料口由軟管構成，便于折彎，當下料完成后，由止流電機控制止流彎頭，對下料口進行折彎，防止調味劑殘留溢出。

進一步地，所述的進料口、蓋板、調料桶的底板、攪拌器、出料口、下料口等均為可拆卸設計，便于清洗、方便衛生。

第二步、出料口平衡關系求解

出料口處壓強主要由四部分組成：調味劑自重壓強P_G，攪拌動能引起的離心壓強P_J，出料口阻力壓強P_Z，閥內部壓強P_F。首先計算調味劑自重壓強P_G，由于攪拌器的不斷攪動，使得固液混合調味劑時刻處于近似均勻狀態，因此自重壓強P_G可表示為：

其中，G為調料中剩余調味劑重量，由重力傳感器測得；為調料桶截面積，D為調料桶直徑。調味劑余量G為變量，則自重壓強P_G可表示為G的函數：

P_G＝f(G) (2)

對于攪拌動能引起的離心壓強P_J，由于大部分離心力由調料桶筒壁承擔，對出料口的壓強可考慮為由一定體積的調味劑離心所產生，所述的一定體積，是指底面積為出料口截面積，高為調料桶半徑，即：

其中，為所述一定體積的調味劑質量，ρ為調味劑密度，d為出料口直徑；ω＝πn/30，n為攪拌器轉速；為出料口截面積，則(3)可整理為：

對于出料口阻力壓強P_Z，可考慮為出料口堆積的調味劑在下料過程中所產生的阻力，則有

P_Z＝μm′g/s (5)

其中，μ為阻力系數；為出料口中調味劑質量，g為重力加速度，l為出料口長度，則(5)可整理為：

P_Z＝μρlg (6)

對于閥內部壓強P_F，為實時自動可調，以滿足精準下料需求。則在出料口處平衡關系，即合壓強可表示為：

Δp＝P_G+P_J-P_Z-P_F＝f(G)-P_F+C (7)

其中，G、P_F為可調節變量；對于同一種混合調味劑，C＝P_J-P_Z為常量。

第三步、基于壓強與流速匹配的粘稠固液混合調味劑精準下料

由哈根-泊肅葉定律，出料口流量Q可表述為：

其中，α為調味劑粘度。

則在t時間內，下料量為：

A＝Qt (9)

結合公式(8)、(9)，有：

根據需求下料量A、調料桶中調味劑余量G，實時調節P_F，即可最終實現對粘稠固液混合調味劑的精準下料過程。