粘性物料进料系统和方法

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1、粘性物料进料系统和方法专利名称：粘性物料进料系统和方法粘性物料进料系统和方法背景技术：本发明涉及粘性物料进料系统和方法以及计量组件和方法，特别用于从逐次装料鼓(successively loaded dmm)向连续配混系统提供有机聚硅氧烷 胶或其它粘性物料。在配混系统中，将物料进料给生产线，在生产线中混合进料并按比例 注入添加剂，从而制得定制产物。该系统要求精确、可靠的配混和进料操 作，以获得公差性能窄的均匀产物。在进料步骤中对物料进行精确计量对 于正常的系统操作可起到决定性作用。然而，困难的是从整块物料上分离出精确量的粘性物料。难以精确分 离是因为粘性物料对进料速度的变化响应緩慢并且难以从整

2、块物料上分离 出计量大小或重量的粘性物料。物料可能对倾倒具有抗性，或者如果能够 倾倒，则倾倒速度极低。粘性物料可表现出高的粘性或粘结其它物料的趋 势和/或内聚性或保持自粘结的趋势，因而不能够分离。粘性物料可剪切增 稠，当作用于该流体的剪切力增大时表现出增加的粘度，因而随着剪切力 的增大对流动的抗性逐渐增加。难以供给精确量的这种物料而使加工时的 量可控。因而，本领域需要促进难加工粘性物料的分离。此外，需要从大批量(与 大批量的形式无关)上精确地切下定量的物料，并且需要能够将粘性物料进 料给处理系统。发明内容本发明提供改进的系统和方法，以将难于加工的物料切割和计量到处 理系统。在第一实施方案中，本

3、发明为粘性物料进料系统，该系统包括 容器才非出装置(container evacuator)， 其i殳置在;咸重天平上(loss of weight scale);进料管(a feed tube),其接收通过容器排出装置从容器中挤出的物料； 切割装置，其根据天平感测到的重量减少，将进料管的物料计量到处理系 统。本发明的另一种实施方案是粘性物料进料方法，该方法包括确定进 料系统、容器和装在容器中的粘性物料的初始总重；通过进料系统将粘性 物料从容器中排出，以进料给到粘性物料配混工艺；随着物料排出，监测 进料系统、容器和装在容器中的粘性物料的总重；随着物料排出，根据进 料系统、容器和装在容器中的粘性

4、物料的初始总重与监测总重之差，确定 进料给到配混工艺的粘性物料量；根据所确定的粘性物料进料给量，控制 从容器中排出而投料给粘性物料配混工艺的粘性物料的切割速度。本发明的另一种实施方案是硅橡胶进料系统，该系统包括鼓式压机 (drum press),其设置在减重天平上；进料管，其接收通过鼓式压机从鼓中 挤出的物料；切割装置，其根据天平感测到的重量减少计量从进料管进料 给处理系统的物料；控制器，其具有一组指令以存储初始重量、监测连续 重量、根据初始重量和监测重量之差确定进料给处理系统的硅橡胶的重量、 以及根据所述差值控制切割装置的速度。本发明的另一种实施方案是将进料进料给处理系统的控制方法，该方 法

5、包括建立进料时段(feedsession)的设定值范围；通过将平稳移动的物料 切割为顺次落入处理系统的部分，在所述时段内进料给粘性物料；监测落 入处理系统的物料的时段总量；比较物料的时段总量和时段设定值范围； 随着接近时段设定值范围，提高移动物料的切割速度以减小每一切割部分 的量；当物料总量落在时段设定值范围内时终止该时段的进料。本发明的另一种实施方案是进料系统，该系统包括取料装置(material extracting apparatus);具有一组指令的控制器，所述指令用于(i)参考查询数 据库来确定欲进料给配混系统的物料的设定值(set point), (ii)感测取料装置 和装有物料的

6、容器的初始总重，(iii)发出取料装置开始运转的信号，以将物 料从容器中排出，(iv)感测取料装置和装有物料的容器的渐变总重 (progressing combined weight), (v)根据初始总重和感测渐变总重之差，计算 投料重量，以及(vi)当所计算的投料重量落在设定值的规定范围内时终止取 料装置的运转。本发明的另一种实施方案是配混系统的进料方法，该方法包括参考 查询数据库，以确定欲进料给配混系统的物料的设定值；感测取料装置和 装有物料的容器的初始总重；发出取料装置开始运转的信号，以将物料从 容器中排出；感测取料装置和装有物料的容器的渐变总重；根据初始总重和感测渐变总重之差计算投料

7、重量；当所计算的投料重量落在设定值的规定范围内时，终止取料装置的运转。本发明的另 一种实施方案是处理系统的进料控制器，该控制器包括一组指令，以便建立进料时段设定值范围；在所述时段内通过将平稳移动 的物料切割为顺次落入处理系统的部分，来控制粘性物料的进料；监测落 入处理系统的物料的时段总量；比较物料的时段总量和时段设定值范围； 随着接近时段设定值范围，提高移动物料的切割速度以减小每一切割部分 的量；当物料总量落在时段设定值范围内时，终止该时段的进料。本发明的另一种实施方案是粘性物料处理系统，该系统包括容器排 出装置；驱动容器排出装置的控制器；进料管，其接收容器排出装置依据 控制器从容器中挤出的物

8、料；切割装置，其依据控制器切割来自进料管的 物料，以便将该物料计量到处理器(processor)中。本发明的另一种实施方案是处理系统的进料方法，该方法包括设定 进料给配混系统的粘性物料总批量；通过将进料切割为第 一尺寸份(first sized aliquot),以第一设定进料速度起动粘性物料的进料；监测进料速度和 粘性物料的总进料批量；随着粘性物料总进料接近设定值，将第一尺寸份 变为较小的第二尺寸份(second small sized aliquot),以改善对粘性物料批量 进料量的控制。本发明的另 一种实施方案是处理系统进料的控制方法，该方法包括 感测粘性进料系统、容器和容器中粘性物料的

9、第一总重；将粘性物料的切 割部分从容器和粘性进料系统挤入处理系统；感测粘性进料系统、容器和 容器中粘性物料的相继总重；根据第一总重和相继总重之差，确定进料给 处理系统的粘性物料量；根据进料给处理系统的粘性物料量，控制粘性物 料的挤出切割部分。本发明的另一种实施方案是硅橡胶处理系统，该系统包括硅橡胶配 混系统；配混系统的粘性物料进料系统，该进料系统包括切割装置，该切 割装置根据控制器监测到的配混系统投料重量对物料进行计量。本发明的另一种实施方案是硅橡胶的加工方法，该方法包括监测硅 橡胶配混系统的投料重量；根据投料的监测重量，通过切割装置控制配混 系统的进料计量；在配混系统中配制进料给的硅橡胶。图

10、1、图2和图3为物料处理系统的示意图； 图4和图5为鼓式压机的透视图；以及 图6为鼓式压机的局部剖视具体实施例方式本发明涉及粘性物料如硅橡胶的加工。有机硅或聚氧硅烷或有机聚氧 硅烷具有化学式R2SiOn,其中R为有机基团，例如甲基、乙基和苯基。这 些物料通常包括无机硅氧主链(-Si-0-Si-0-Si-0-)，该无机硅氧主链连接 有可以为四配位的有机侧基。在一些情况下，可利用有机侧基将两个或更 多个-Si-O-主链连接在一起。可通过改变-Si-O-链的长度、侧基和交联度，合成具有各种性能和组成 有机硅。这些有机硅可具有从液体到凝胶再到橡胶直到硬塑料的不同稠度。 有机硅橡胶或硅橡胶为有机硅弹性物

11、料，通常具有高温特性。硅橡胶具有 耐极端温度的特性，从-100。C至+500。C能够正常工作。在这种条件下，抗 拉强度、延展性、撕裂强度和压缩变形性可优于常规橡胶。硅橡胶可挤塑或模制为定制形状和设计，例如管、带、实心绳或厂商 规定的尺寸限制范围内的定制型材。可将绳接合制成O型环，还可将挤 塑型材接合以构成密封件。期望提供准确并有效地加工粘性物料如硅橡胶以用于各种应用的粘性 物料计量系统。然而，这些物料可能对流动具有高抗性、具有高粘性、具 有高内聚性和/或具有剪切增稠特性，因而极难加工。在需要大量的时间从 批量上切割或分离一定量物料的情况下准确的包装过程和/或准确获得定量 物料的过程耗费成本。此

12、外，在流体物料粘附切割工具或装置的情况下需 要经常清洁加工设备耗费成本且浪费。此外，将错误量的物料用于下游工 艺时耗费成本且不利。粘性物料计量系统可能需要从鼓或类似容器中排出物料如硅橡胶。许 多处理系统生产高度定制的产品用于特定的应用。生产定制产品需要精确 调节产品的比例，从而需要精确进料。然而，粘性物料难以精确进料。物 料必须以某种方式切割为能够控制的可测定份以提供目标进料量。有时使用切削工具如刀具、刮刀或剪刀从整块或其它批量给料上切下部分粘性物料。例如，可从大的块状物、从截面较薄的拉丝或从大致为圓 柱形的粘性物料上切下粘性物料的进料部分。 一个缺点是可能需要较大的 力并且可能需要时间和机械

13、施加此力来移动刮刀等通过粘性物料。移动刮 刀等通过物料的另 一缺点是物料对刮刀的粘附，特别是流体物料具有粘性 (高粘附性)的情况。可能需要经常清洁切割工具以除去粘附于其上的累积的 流体物料。在流体具有内聚性即高度自粘的情况下，流体物料在切割工具 上的累积可能特别快。此外，当物料粘结切割工具时，移动切割工具通过 物料所需的力和功进一步增加。本发明提供切割和进给难加工粘性物料的系统和方法。通过附图和随 后的详细讨论，本发明的特征将显而易见，所述附图和随后的详细讨论以 实例的形式而非限制性地描述了本发明的优选实施方案。本发明涉及进料系统以及从容器中排出物料进料给处理系统的方法。 附图所示的本发明优选

14、实施方案示例了将有机硅橡胶(硅橡胶)配混到基体中以形成制品的方法。在附图中，图1和图2分别为物料处理系统10的顶 视图和侧视图，示出了一体式进料系统12和配混系统14。进料系统12包 括排料装置(MEA)16、传送装置18和流料槽20。图4和图5为MEA 16的 详细正视图，图6为MEA16的局部侧剖面图。MEA16包括容器排出装置 22、进料管24、切割装置26和地秤(floor scale)28。 一体式进料系统l4与 控制器30可控连接。图6为配混系统14的侧视图。如图1、图2和图3所 示，配混系统14包括混合机32、辊磨机34、传送带36和混料机38。MEA 16用于将粘性物料从容器中

15、挤入配混系统14。在典型的现有技 术操作中，将55加仑的钢筒从压板上卸到装运装置(tote)中，将装运装置(每 个约80磅)卸到生胶混炼机中。然而，从压板上手动操纵鼓可造成背部和肩 部劳损。结合图1、图2和图3，在本发明的优选配混作业中，作业开始于 输送四个胶筒42的压板40。尽管容器可以是任意容纳物料的封闭体，但附 图所示的实施方案是包括排空装有硅橡胶的鼓的机构的进料系统。在该实 施方案中适宜的鼓42具有可完全打开的端部并且具有钢、纤维板或适于输 送硅橡胶物料的其它材料制成的筒状壁的鼓。鼓42具有相对端，各端均可 打开而如以下所述于一端容纳活动柱塞。鼓42中的物料可相同或者可具有各种不同的物

16、理性能如粘度。通过例 口 Easy Lift Equipment Co., Inc., 2 Mill Park Court, Newark, Delaware 19713的鼓输运机(hauler)44,将鼓42逐一从压板40上取下。取下三个鼓42各自的 盖，通过输运机44将各鼓42装入相应的容器排出装置42,所述容器排出 装置42可以是Schwerdtel S 6-F鼓式压机。使用鼓输运机44消除了伴随提 升和搬运重鼓42带来的人体工程学风险。然后通过MEA 16将硅橡胶以计 量份的形式从各鼓中压到传送装置18中。在附图所示的实施方案中，MEA 16包括容器排出装置22、进料管24和切割装置26。容器排出装置22可以 为鼓式压机，这是一种将粘性或紧实内含物从鼓中排出的装置。如图2和 图3所示，容器排出装置22是包括近筒状室50的压机，该近筒状室50具 有用于将鼓42可拆卸地固定于室50内的铰接围板(closure)52和54。在取 料作