螺旋榨油机榨膛压力监测装置的制作方法

1.本发明涉及一种螺旋榨油机榨膛压力监测装置


背景技术：

2.人类生产生活离不开油脂。食用油脂作为人们日常生活的必需品，为人体健康提供能量和营养物质。植物油脂的加工技术主要有两条路径，分别为机械压榨制油和溶剂浸出制油。
3.螺旋式榨油机和液压榨油机是行业内常用的两类机械压榨制油设备。其中，螺旋式榨油机由于其具有连续化操作能力和自动化程度高而成为主流的制油装备。螺旋式榨油机的核心结构是榨膛，由榨笼(一系列连续的榨条或榨圈构成的圆柱形空间)和榨螺(直径逐渐增加，螺距逐渐减小的螺杆)组成。其压榨制油过程为，从进料口至出饼口，油料在榨螺的旋转推进下进入一系列不断缩小的空间，即榨螺与榨膛间隙不断缩小，从而油料在高压的榨膛内部产生不均的，且为不断增加的摩擦阻力，致使油脂汇聚成油滴从排油缝隙(榨条缝隙或榨圈缝隙)中流出。因此，榨膛压力的大小、分布及增压速率是影响压榨出油效率的核心参数之一，也是榨油机设计和操作的重要依据。榨膛压力包括膛内榨料所受到的径向压力、轴向压力和切向压力。螺旋榨油机的压力监测目标主要是榨膛的径向压力。
4.目前已有学者对获得榨膛压力数据的测试方法提出了相关研究，主要分为三类，直接测定法、间接测定法和模拟计算法。
5.直接测定法为利用压力传感器直接获得榨膛压力数据，但由于榨膛结构的限制，使压力传感器的安装较为困难，需要对榨膛结构进行调整或改装，在榨膛上开孔或采用特型榨条替换标准榨条以安装压力传感器是目前较为直接有效获得榨膛压力数据的方法。然而，榨膛是高压、高油、强摩擦环境，直接测压传感器或其特型榨膛或榨条结构将因磨损而快速失效，无法持续工作。
6.间接测定榨膛压力大多是通过测定榨条的应变或位移量，再根据受力分析将其转变为压力数据。此类方法中，由于榨条受力情况十分复杂，因此很难将变形量与压力值之间的关系标准化，因此测量结果的准确性和可靠性难以保障。在榨膛同一区域同时安装直接测压传感器和榨条应变传感器，可在压榨工况下将直接测压数据与榨条应变数据关联起来，从而实现间接测压数据的标定。但是，随着榨条的工作磨损，其应变行为将偏离标定关系，因此也无法实现长期稳定测量。
7.模拟计算法，是利用计算机软件对榨膛结构和榨料性质进行模拟与假设，建立榨膛内油料压力模型，得到榨膛参数对压力变化规律的影响，此种方法缺乏实测检验，不能指导工业生产。
8.申请公布号cn110172371a的中国发明专利公开了一种“螺旋榨油机榨膛压力检测装置及装有该装置的榨膛”，该发明通过将榨油机榨膛上的若干根榨条替换成基座上设有径向通孔的压力检测装置，径向通孔里安装压力传感器，让传感器与被测物料直接接触，直接测量榨膛内的压力。此种方法需要将榨油机榨膛中的部分标准榨条替换为检测专用榨
条，不仅安装繁琐，而且专用榨条因设置通孔而强度降低，易于在榨膛的高温、高压、高摩擦环境下磨损，更换代价高昂。
9.申请公布号为cn108007616a的中国发明专利公开了一种“螺旋榨油机榨膛的压力监测装置”，该发明通过弹性传导机构导出压力，并作用于压力传感器以获取压力数据。此种方法中，因为力的传递效果与弹性传导机构的材料力学性能有密切关系，采用常见材料只能获得较小的测压范围，而高性能材料则很难获得，故实际应用受到限制。
10.总而言之，目前尚无比较可靠的途径获取螺旋式榨油机榨膛压力(尤其是径向压力)大小、分布及其动态规律，导致榨油机操作和设计还是以经验为主。
11.因此，为了压榨制油产业的良性发展，亟待开发出一种可以直接测量榨膛径向压力的装置。


技术实现要素：

12.针对现有测量榨膛径向压力试验方法繁琐、榨条标定困难、需要改变榨膛结构、获得数据准确性无法保障等问题，本发明旨在提供一种装拆方便、测试简单、通用性高，能够实现榨条的脱机标定，在无需改变榨油机自身结构的前提下获得准确的榨膛径向压力数据的压力监测装置。
13.本发明的压力监测装置，用于监测螺旋榨油机榨膛压力，其包括：固定机构，位于压力监测装置后端部，用于将压力检测装置可拆卸地固定在榨膛径向外侧的榨笼板之间；测力机构，包括：力传导片，位于压力监测装置前端部，用于向前沿径向插入榨膛排油缝隙，测力元件，位于力传导片后侧，用于感测力传导片传导的榨膛压力；以及限位机构，包括从固定机构的前端向前侧延伸的至少两个限位臂，以将力传导片和测力元件保持于其间，其中限位臂的前端部用于滑动地夹持力传导片。
14.根据一实施例的压力监测装置，所述固定机构包括支架，其具有端板，限位机构连接于端板；还具有两个侧壁，用于可拆卸地固定至相邻两块榨笼板相对的侧面。
15.根据一实施例的压力监测装置，还包括复位弹簧，前端附接于力传导片的后侧部，后端朝测力元件延伸以抵靠测力元件，其中力传导片用于抵接测力元件的感测部位的后端部处于复位弹簧的空腔内。
16.根据一实施例的压力监测装置，还包括设置于测力元件前侧的隔热环，当压力监测装置使用时其处于榨油机榨膛外侧，且其通孔允许力传导片的后侧部穿过并抵接测力元件的感测部位。
17.本发明的压力监测装置可以在不改变榨油机自身结构的前提下，完成装置的安装及对榨膛压力的实时监测，本装置的安装和测量不受榨条更换的影响。另外，本发明压力监测装置的主要结构件，均可利用易得的板材根据需要尺寸经简单的切割、弯折等手段得到，并可通过简易灵活的栓接等连接方式组装和安装。
附图说明
18.图1a所示为榨油机的局部，压力监测装置安装于其上。
19.图1b和图1c示出安装状态的压力监测装置，其前端插入在榨油机的排油缝隙。
20.图2为本发明榨膛压力监测装置的分解示意图。
21.图3为本发明压力监测装置组装后示意图。
具体实施方式
22.图1a所示为榨油机的局部，该榨油机的榨膛由沿其轴向方向延伸的多个榨条12围成，与榨条相互垂直的多个榨笼板11用于对榨条位置进行固定。榨笼板合拢之后，榨条可以形成一个空腔型结构，构成榨膛。各相邻榨条12之间形成的轴向缝隙即为排油缝隙。本发明的压力检测装置100的前侧部的前端以榨膛的径向方向插入排油缝隙，后侧部利用螺栓螺母顶紧固定在相邻榨笼板102之间。本发明的压力监测装置也类似地适用于榨膛由榨圈围成的情况。图1b和图1c更清晰地示出了安装状态的压力监测装置，其以后端部固定在相邻榨笼板11之间，其前端的力传导片10径向插入在相邻搾条12之间的缝隙中。
23.图2为本发明榨膛径向压力监测装置100的分解示意图；图3为压力监测装置组装后示意图，该压力监测装置后侧至前侧方向为图示上下方向。压力监测装置100包括作为固定部分的后侧部分，和构成为检测部分的前侧部分。固定部分包括定位支架3(后侧向开口的u型槽)，该u型支架的两侧板部具有用于插入螺栓2的开孔。检测部分包括限位部件4以及由限位部件4保持的朝前侧依次叠置的垫片5、压力传感器6、隔热套筒(隔热环)7、力传导片10和从力传导片10后侧部位向后侧延伸的螺圈弹簧9。限位部件4可与u型支架的底板固定连接，从而将后侧的固定部分和前侧的检测部分相连接。
24.如图1所示，通过调节螺栓2端部的螺母而垂直顶紧在相邻两块榨笼板102之间而将u型支架，进而整个压力监测装置100，紧固在榨膛径向外侧的榨笼板之间。压力监测装置100还可包括传感器定位螺栓1，其可穿过u型支架的底板和所述连接板，朝前侧垂直抵压垫片6以定位叠置于垫片6的压力传感器7，可使压力传感器7的前端面紧密贴合隔热套筒8的后端面，并可使隔热套筒8前端面抵靠于横臂部。
25.限位部件4包括连接板和从连接板垂直地向前侧延伸出的对置的两个l型限位臂。连接板可与u型支架的底板栓接。l型限位臂包括后侧的直臂部和前侧的横臂部，直臂部可利用其后侧末端的弯折部贴合并栓接于连接板，也可焊接于连接板(也可省略连接板而使限位臂直接通过栓接或焊接等固定于支架的底板)。两个对置的l型限位臂的直臂部之间可保持垫片6、压力传感器7和隔热套筒8。从直臂部前端各自向内延伸的两个横臂部的末端边缘(端面)用于可前后滑动地夹持力传导片10，隔热套筒7可抵靠于横臂部的后侧边(面)。复位螺圈弹簧8的前端连接于力传导片10的后端，可向后侧方向延伸而抵接隔热套筒7前侧面或穿过隔热套筒8的中心通孔而抵接压力传感器7的非感测部位。l型限位臂为一体片状或至少横臂部为片状。
26.如图3组装后，力传导片10与两侧的片状横臂部基本上处于同一平面，其厚度根据榨条101间的排油缝隙宽度设计成适合于插入该排油缝隙。传导片10的前端可与横臂部的前侧边齐平或略微突出，以接受来自榨膛的径向压力并最大限度地被横臂部保护而避免左右偏移。
27.基于常用的螺旋榨油机，力传导片10通常可具有厚度0.5
‑
1.5mm、宽度5
‑
20mm；且其长度可比榨条/榨圈径向厚度大30
‑
50％的硬质不锈钢片。位于力传导片10两侧的用于防偏的横臂部厚度与力传导片10的厚度基本一致，插入榨条/榨圈缝隙的深度与力传导片插入榨条/榨圈缝隙的深度基本一致，且与力传导片10间隙配合。
28.隔热套筒8，可以是一种氧化锆陶瓷材质的筒体或环，外径可与压力传感器7相当，用于支撑压力传感器，并且消减榨膛温度对压力传感器的影响。本发明装置组装后，隔热套筒7界定的内部通道的直径可以与力传导片9的宽度相称以实现间隙配合，从而也可起到防止力传导片10偏转的限位作用。隔热套筒的外径可与压力传感器外径一致，其厚度可与力传导片长度和榨条/榨圈径向厚度的差一致。
29.压力传感器7，可以是一种称重式微型压力传感器，小尺寸，低高度，置于所述隔热套筒8之上，且可与所述复位弹簧9的后端相接触。压力传感器7的感测部位(例如中心的受力凸点)暴露于隔热套筒8的通孔，力传导片10的后端部可穿过隔热套筒8的通孔而靠近该受力凸点。
30.复位螺圈弹簧9的前端连接于力传导片10的后侧部，例如套接于力传导片的后侧部，并后侧向延伸而抵接隔热套筒8前侧面或穿过隔热套筒7的中心通孔而抵接压力传感器8的非感测部位。例如，传导片10后侧部两侧边可开有小直径螺线孔用于连接复位弹簧9的前端部，且传导片10用于直接接触所述压力传感器6的感测部位的后端部(例如传导片10后端的突出部)的宽度较小而处于复位弹簧9内部。
31.当在所述限位臂的保护下插入排油缝隙的力传导片10受到来自榨膛径向压力的推动而后侧方向位移时，可以将力垂直作用在压力传感器7的受力凸点上。当径向压力逐渐减退时，复位弹簧9可以帮助力传导片10避免因毛油饼堵塞排油缝隙而不能自主恢复位移的情况。期间，复位弹簧9因直径远大于排油缝隙宽度而始终处在榨膛外侧，还对与其连接的力传导片10起到防止掉落于排油缝隙或榨膛的作用。
32.u型定位支架3上设孔以安装螺栓2。螺栓2平行于榨膛或榨圈，垂直于相邻两侧的榨笼板，通过调节其上的螺母而将张紧在榨笼板之间，从而可将压力传感器装置固定在榨膛外侧。
33.安装时，首先将组装后的压力监测装置100推入榨笼板间隙中，进而推动力传导片10及保护于两侧的限位臂(其横臂部)伸入榨条/榨圈缝隙之间，力传导片与限位臂在榨膛内部的伸长量不宜超过榨膛内表面。抵接于横臂部后侧边的隔热套筒8的前侧面可起到限制插入深度的作用，限位臂的插入深度不超过其横臂部的前后宽度。而后，利用螺栓2及螺母(例如，通过将螺栓2两端的螺母外旋而张紧于相邻两块榨笼板之间)将装置与榨膛及榨笼板的相对位置固定。最后，通过传感器定位螺栓1调节压力传感器7与榨条外表面的压紧程度。
34.根据以上描述的实施例，本发明压力监测装置的主要结构件，例如u型支架、限位部件的连接板、l型限位臂、力传导片等部件均可利用易得的板材根据需要尺寸经非常简单的切割、弯折等手段得到，并可通过简易灵活的栓接等连接方式组装和安装。
35.以上实施例中的多个特征可进行改动。
36.可省略限位部件4的连接板，而将l型限位臂利用其后端的弯折板部贴合并栓接在u型支架的底板上，或者直接焊接在该底板上。
37.可在限位臂之间增设限位筒5，以方便在期间叠置垫片、压力传感器、隔热套筒、垫圈等部件，如图2和图3所示。这种情况下，限位筒的前端，或与隔热套筒前侧一起，可起到限制力传导片和限位臂插入排油缝隙深度的作用。垫圈和隔热套筒界定的内部通道的直径与力传导片的宽度接近，也可减少力传导片偏转。
38.限位臂的横臂部的厚度通常等于或略大于力传导片的厚度。因此，还可在对置的横臂部界定的两个侧面上分别附接(例如粘贴)间隙限位板，其可位于两个限位臂的横臂部的侧面(也即力传导片两侧面)上，可紧密贴合于横臂部两侧面，以与力传导片的侧面形成间隙配合从而防止力传导片在厚度方向上的偏转。从而在压力监测过程中将力传导片更加稳定地保持在两个横臂部与两侧薄片围成的周向封闭或半封闭窄缝中，使得力传导片能前后滑动通过，但不发生横向偏转而影响榨膛径向压力的精确传导。间隙限位板的厚度可为0.5
‑
1mm，插入榨条/榨圈缝隙的深度比力传导片插入榨条/榨圈缝隙的深度少20
‑
50％。
39.当用于夹持力传导片的横臂部厚度较大时，上述窄缝也可通过在横臂部内侧边上形成前后延伸的凹槽而形成，从而可将力传导片更稳定地夹持在对置的凹槽内。
40.本发明压力监测装置的主要优点包括：
41.(1)在不改变榨油机自身结构的前提下，可完成装置的安装及对榨膛压力的实时监测。本发明装置利用榨条排油缝隙作为榨膛压力的导出通道，同时利用榨笼板为固定安装基础，广泛匹配主流工业级榨油机的通用结构及标准化部件。工业级榨油机的榨膛是由榨条标准件组合构成的，榨条的使用寿命有限，一般在连续工作200小时以后会出现不同程度的磨损，届时需更换无法正常工作的榨条，而本装置的安装和测量不影响榨条更换的常规操作。
42.(2)本发明装置整体可脱离榨油机，并在材料试验机上准确标定测压数据，然后整体安装到榨油机上采集实测数据。无需如间接测定方式那样依靠复杂的榨条应力应变关系估算压力或依赖其它直接测压装置装机标定压力。
43.(3)本装置设有隔热环，将压力传感器件与榨膛环境隔离开来，可以有效避免榨膛内高温对传感器造成的测量结果不准确和使用寿命低等问题；再者，压力传导机构设置有复位弹簧，在榨油机结束工作后，复位弹簧可以克服排油缝隙中榨料的堵塞作用将力传导片推出，进而与压力传感器元件分离开来，保护传感器；最后，本装置的压力传导片廉价易得且安装方便，即便发生磨损也极易替换。从而保障榨膛压力的长期稳定监测。
44.(4)本发明压力监测装置的主要结构件，例如u型支架、限位部件的l型限位臂、力传导片等部件均可利用易得的板材根据需要尺寸经简单的切割、弯折等手段得到，并可通过简易灵活的栓接、焊接等连接方式组装和安装。