CN104614198B - 一种工程集料四分法自动取样器及其取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程集料四分法自动取样器及其取样方法，包括固定桶，所述固定桶两端开口，所述固定桶内由上至下依次设置有拌合装置、缩分装置和收集装置；所述拌合装置与缩分装置之间留有空隙；所述收集装置支撑在缩分装置的下方；所述固定桶的下方设置有质量控制装置；通过拌合装置将工程集料搅拌均匀，搅拌均匀的集料经过缩分装置后，进入收集装置进行收集，得到缩分后的集料试样。本发明的装置及其取样方法能够保证缩分时的连续性，使整个试样在缩分的过程中整体性不被破坏，并能够大大提高缩分的效率。

Description

一种工程集料四分法自动取样器及其取样方法

技术领域

本发明属于材料的取样缩分领域，涉及一种工程集料四分法自动取样器及其取样方法。

背景技术

道路施工时，集料的正确与准确应用是保证道路施工质量的重要部分，集料应用不当、集料级配不准确将直接导致道路病害。但在实际施工中，集料的控制与管理并不科学，导致道路最终的质量也不尽人意。在这种情况下，道路所采用的集料进行取样检测以及取样进行实验就变得十分必要。准确保证样品的合理性与代表性成为取样时关键要考虑的问题，也成为检测和实验能否反映问题的症结所在。

国内外规范对于集料进行缩分取样采用分料器法和人工四分法两种方法。分料器法存在着难以保证集料分配均匀，以及效率低且对集料本身情况要求较高的问题，因而适用性较低。人工进行四分法不可避免地会产生一定的随意性、不均匀性，且样品中的集料在实验时会发生离析等情况。此外，这两种方法都不能通过整体不断地缩分得到最终所需的样品量，如缩分前试样量50g，最终需要20g左右则不能整体缩分50g得到。对量较大的母体来说，这两种方法得到的样品对集料级配的控制和试样的检测都可能出现偏差，有可能使对工程质量的控制出现偏差。甚至有时，明明工程质量没发生变化，如：集料组成没变，但是可能由于四分法的错误，导致结果的错误。此种现象如果发生在施工初期，可能会造成对工程的错误控制；如果发生在检验阶段，有的工程会出现为保证顺利验收，而使资料不真实。因此，设计 一种集料分配均匀，适应性强，提高缩分效率和缩分精度的取样器显得尤为重要。

针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，本发明的目的在于，提供一种工程集料四分法自动取样器及其取样方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种工程集料四分法自动取样器，包括固定桶，所述固定桶两端开口，所述固定桶内设置有拌合装置，拌合装置的下方设置有缩分装置；所述拌合装置与缩分装置之间留有空隙；所述缩分装置下方由收集装置支撑；

所述固定桶的下方设置有质量监测装置。

进一步地，所述拌合装置包括搅拌漏斗，所述搅拌漏斗上部端口处设置有盖板，盖板中部设置有进料口；盖板下方连接有多个搅拌器，搅拌器下方设置有拌合盘；拌合盘与盖板之间形成拌合室；

所述搅拌器包括搅拌轴以及分布在搅拌轴上的多个叶片；

所述拌合盘包括盘体以及均匀分布在盘体周边的多个连接件，相邻两个连接件之间存在间隙，拌合盘通过连接件与搅拌漏斗内壁固连；搅拌漏斗下端设置出料口。

进一步地，所述拌合盘下方的搅拌漏斗内安装有旋转漏斗；拌合盘底部安装有第一旋转轴，第一旋转轴通过电机驱动，能够相对于拌合盘绕自身轴线转动；旋转漏斗上部通过多个旋转杆件与第一旋转轴固连。

所述旋转漏斗内壁一周均布有多个回旋叶片。

进一步地，所述缩分装置包括下滑锥体，所述下滑锥体顶端为平面，该平面上设置有旋转水平盘，所述旋转水平盘可相对于下滑锥体旋转，旋转水平盘上安装有旋转叶片；所述旋转水平盘正对所述出料口。

进一步地，所述收集装置包括收集桶，所述收集桶顶部开口，收集桶中心位置设置有支撑块；

所述支撑块侧壁周向均匀分布4个分隔件，所述分隔件将收集桶分成四部分；所述支撑块上方支撑所述下滑锥体，下滑锥体底面圆周的直径小于收集桶的直径。

进一步地，所述分隔件包括挡板和封闭块，二者为一体结构，所述挡板与所述支撑块侧壁连接，所述封闭块包括横截面为扇形的柱体，柱体顶面固结有一个三棱锥；柱体的弧形侧壁与收集桶的内壁相贴合。

进一步地，所述固定桶中部水平安装有间隙控制板，所述间隙控制板中心设置有通孔，所述下滑锥体的上端穿过间隙控制板的通孔，所述间隙控制板通过至少两个自动升降装置安装在固定桶的内壁上。

进一步地，所述固定桶内部设置有第一支撑板和第二支撑板，所述搅拌漏斗的出料口由上至下依次穿过第一支撑板和第二支撑板，搅拌漏斗与第一支撑板和第二支撑板固连。

进一步地，所述质量监测装置采用电子秤，所述电子秤上设置有显示屏。

一种如上述工程集料四分法自动取样器进行工程集料四分法自动取样的方法，具体包括以下步骤：

1)检查设备，调整质量控制装置，使其归零；

2)向拌合装置中倒入工程集料，按下按钮使搅拌器开始转动，工程集料从相邻连接件之间的间隙落入搅拌漏斗内；

3)调节按钮使旋转漏斗开始转动，根据缩分集料的质量以及集料中主要颗粒的粒径大小，调整旋转漏斗的旋转速度；若要持续缩分试样，则 可保持旋转漏斗始终转动，否则可在集料全部通过出料口后关闭按钮；

4)在集料逐渐下落到旋转漏斗的同时，调节按钮使旋转水平盘沿与旋转漏斗旋转方向相反的方向开始转动，集料沿下滑锥体的锥面下落；

根据所筛分集料的质量多少以及集料中主要组成颗粒的粒径大小，调整自动升降装置进而调节间隙控制板的位置，控制工程集料的下落速度。

5)每隔一段时间处理收集桶中的集料，处理时先调整自动升降装置(15)使间隙控制板与下滑锥体的锥面接触；将收集桶中对角位置的集料再次倒入进料口，余下另一部分即为废料舍弃；通常两部分依次作为废料；

6)再次倒入或新倒入拌合装置的工程集料按上述步骤重复进行；每处理一次废料即应观察一次质量控制装置显示的数据，直到显示质量接近所需最终样品质量时，收集收集桶中的全部集料并混合。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明的装置能够保证缩分时的连续性，使整个试样在缩分的过程中整体性不被破坏，并能够大大提高缩分的效率。

2、本发明的拌合装置使工程集料充分拌合达到均匀，可以保证缩分出的试样具有代表性。

3、本发明可通过调节拌和装置与缩分装置的旋转速度，从而缩分不同类型的工程集料，适用性强。

4、本发明设置质量控制装置，可以准确地控制得到最终所需的样品量，提高缩分结果的精确度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是搅拌器的结构示意图；

图3是拌合盘的结构示意图；

图4是旋转杆件和旋转漏斗的位置关系示意图；

图5是回旋叶片的俯视图；

图6是旋转水平盘和旋转叶片的的结构示意图；

图7是下滑锥体和间隙控制器的位置关系示意图；

图8是收集桶内部结构示意图；

图9是封闭块的结构示意图；

图中标号代表：1—盖板，2—进料口，3—拌合室，4—固定桶，5—搅拌器，6—搅拌漏斗，7—旋转杆件，8—旋转漏斗，9—拌合盘，10—窗口，11—出料口，12—间隙控制板，13—旋转水平盘，14—旋转叶片，15—自动升降装置，16—下滑锥体，17—收集桶，18—分隔件，19—电子秤，20—显示屏，21—第一支撑板，22—第二支撑板，23—盘体，24—连接件，25—叶片，26—回旋叶片，27—支撑块，28—挡板，29—封闭块，30—第一旋转轴，31—搅拌轴，32—柱体，33—三棱锥。

下面结合附图和实施例对本发明的方案做进一步详细的解释和说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

遵从上述技术方案，如图1所示，本发明的工程集料四分法自动取样器，包括固定桶4，所述固定桶4两端开口，所述固定桶4内设置有拌合装置，拌合装置的下方设置有缩分装置；所述拌合装置与缩分装置之间留有空隙，可设置为80mm～100mm，使得工程集料能够从拌合装置顺利进 入缩分装置；所述缩分装置下方由收集装置支撑；所述固定桶4的下方设置有质量监测装置。可选地，固定桶高度为1800mm～2200mm。

可选地，所述拌合装置包括搅拌漏斗6，所述搅拌漏斗6上部端口处设置有盖板1，所述盖板1中部设置有进料口2；盖板1下方连接有多个搅拌器5，搅拌器5下方设置有拌合盘9，如图3所示，搅拌器5与拌合盘9之间留有间隙，设置为0.008mm～0.012mm，便于工程集料能够在拌合盘9上自由移动，使得工程集料能够被搅拌器5充分搅拌。

所述搅拌器5包括搅拌轴31以及分布在搅拌轴31上的多个叶片25，如图2所示。

搅拌器5可设置4～6个，均匀分布在拌合盘9的一周，搅拌轴31在外部电机的控制下可转动，带动叶片25转动，使拌合盘9上的混合料均能被充分搅拌，且防止叶片25相互碰撞甚至挤碎石料；每个搅拌器5上相邻叶片25之间的间隙不小于8cm，以防集料被卡住；拌合盘9与盖板1之间形成拌合室3；当搅拌器5搅拌工程集料时，拌合盘9可起到支撑集料的作用。

所述拌合盘9包括盘体23以及均匀分布在盘体23周边的多个连接件24，相邻两个连接件24之间存在间隙，拌合盘9通过连接件24与搅拌漏斗6内壁固连；搅拌漏斗6下端设置出料口11。

所述的连接件24可设置4～8个，使得经搅拌器5搅拌后的工程集料可由连接件24之间的间隙下落，进入出料口11。

可选地，所述搅拌器5高度为310mm～330mm，所述的出料口11高度为260mm～280mm，直径为90mm～110mm，所述进料口2直径为130mm～150mm。

可选地，所述拌合盘9下方的搅拌漏斗6内安装有旋转漏斗8；拌合盘 9底部安装有第一旋转轴30，第一旋转轴30通过电机驱动，能够相对于拌合盘9绕自身轴线转动；旋转漏斗8上部通过多个旋转杆件7与第一旋转轴30固连。如图4所示，第一旋转轴30在电机的驱动下通过旋转杆件7带动旋转漏斗相对于搅拌漏斗转动。

所述的旋转杆件7可设置3～5个，可保证旋转漏斗8在旋转杆件7的带动下，相对于搅拌漏斗6转动。

所述旋转漏斗8内壁一周均布有多个回旋叶片26；所述回旋叶片26为弧形，设置有7～9片，且每一叶片26均向旋转漏斗8中心汇聚，如图5所示。回旋叶片26的厚度沿长度方向由上向下逐渐变小，这是为了适应旋转漏斗8的空间由上向下逐渐变小的情况；回旋叶片26的厚度最大处为70mm～80mm，厚度最小处为10mm～20mm，可防止旋转漏斗8底部无足够空间分布回旋叶片。

工程集料从进料口2进入搅拌漏斗6后，在搅拌器5和回旋叶片26的共同作用下拌合均匀。集料在拌合室3内经搅拌器5初步拌和后，由于混合料的静置和搅拌的局限并不能彻底解决混合料中粗细集料的离析问题，在其下落到回旋叶片26处的进一步拌和，能更好地使混合料在缩分前拌和均匀。

可选地，所述缩分装置包括下滑锥体16，所述下滑锥体16顶端为平面，该平面上设置有旋转水平盘13，所述旋转水平盘13可相对于下滑锥体16旋转，旋转水平盘13上安装有旋转叶片14，旋转叶片14由相交于中心的四个叶片组成，且相邻两叶片相互垂直，如图6所示；所述旋转水平盘13正对所述出料口11。

所述下滑锥体16的锥面为折线形，锥面的转折处可以稍微减小集料沿下滑锥体16的锥面下落时的速度，同时倾斜程度发生变化的锥面也能 更好的使开始没有附着在锥面上的集料沿锥面下滑；下滑锥体16内部设有为旋转水平盘13提供动力的电机。旋转水平盘13的下方设置有第二旋转轴，可在下滑锥体16内部的电机的带动下旋转，从而带动旋转水平盘13的旋转。

可选的，所述下滑锥体16高度为520mm～540mm。

旋转水平盘13的旋转带动旋转叶片14旋转，旋转叶片14的旋转可将从出料口11下落的工程集料分成四部分，并在旋转过程中施加动力于工程集料上，便于工程集料尽可能多的下落到下滑锥体16的锥面上；旋转水平盘13的转动方向与回旋叶片26的转动方向相反，可增强工程集料沿下滑锥体16锥面下滑并分成四份时的随机性，达到均匀缩分试样的目的；通过调整旋转水平盘13的速度可使集料沿下滑锥体16的锥面下落。

可选地，如图1、图8所示，所述收集装置包括收集桶17，所述收集桶17顶部开口，收集桶17中心位置设置有支撑块27。

所述支撑块27侧壁周向均匀分布4个分隔件18，所述分隔件18将收集桶17分成A、B、C和D四部分；所述支撑块27上方支撑所述下滑锥体16。

工程集料通过下滑锥体16后，落入收集桶17内部，并被分隔件18分成四部分。

可选地，如图8、图9所示，所述分隔件18包括挡板28和封闭块29，二者为一体结构，所述挡板28与所述支撑块27侧壁连接，所述封闭块29包括横截面为扇形的柱体32，柱体32顶面固结有一个三棱锥33；柱体32的弧形侧壁与收集桶17的内壁相贴合。封闭块29可防止工程集料落入分隔件18与收集桶17形成的角落处而无法取出，并且三棱锥33的 锥面可防止工程集料落到封闭块29上，使得缩分结果出现误差。

所述下滑锥体16底面圆周的直径小于收集桶17的直径，且大于支撑块27的直径，以保证经过下滑锥体16的工程集料可完全落入收集桶17内部。

可选地，所述收集桶17高度为190mm～210mm，直径为1050mm～1100mm。

可选地，如图7所示，所述固定桶4中部水平安装有间隙控制板12，所述间隙控制板12中心设置有通孔，所述下滑锥体16的上端穿过间隙控制板12的通孔；所述间隙控制板12通过至少两个自动升降装置15安装在固定桶4的内壁上，且其可沿固定桶4的内壁上下移动。所述的自动升降装置15可采用齿轮传动升降装置或者液压升降装置等。通过自动升降装置15调节间隙控制板12在固定桶4中的高度位置，调节其与下滑锥体16的锥面之间的水平距离，从而控制工程集料在下滑锥体16的锥面上的下滑速度，缩分不同类型的工程集料，适用性强。

可选地，所述固定桶4内部设置有第一支撑板21和第二支撑板22，所述搅拌漏斗6的出料口11由上至下依次穿过第一支撑板21和第二支撑板22，搅拌漏斗6与第一支撑板21和第二支撑板22固连。第一支撑板21和第二支撑板22共同支撑搅拌漏斗6，保证回旋叶片14在转动过程中搅拌漏斗6的稳定性。

可选地，所述盖板1的厚度由边缘向中心依次减小，可防止工程集料倒入进料口2时出现撒漏。

可选地，所述质量监测装置可采用电子秤19，所述电子秤19上设置有显示屏20。可准确且随时控制缩分得到的工程集料的质量。

可选地，所述固定桶4侧壁上设置有窗口10和按钮。可通过窗口10清扫取样器中的废弃物，方便对本发明的取样器进行维护。

应用本发明的工程集料四分法自动取样器，进行工程集料四分法自动取样的方法，具体包括以下步骤：

1)检查设备，通过窗口10清扫本发明装置中的废弃物，并将电子秤19调零。

2)向进料口2内倒入工程集料，工程集料的体积约占拌合室3的一半；按下按钮使搅拌器5开始转动，搅拌器5转动过程中，工程集料从连接件24之间的间隙下落到旋转漏斗8内。

3)调节按钮使旋转漏斗8开始转动，根据缩分集料的质量以及集料中主要颗粒的粒径大小，调整回旋叶片26的旋转速度；若要持续缩分试样，则保持旋转漏斗8始终转动，否则可在工程集料全部通过出料口11后关闭按钮。

4)在工程集料逐渐下落到旋转漏斗8的同时，调节按钮使旋转水平盘13沿与旋转漏斗8旋转方向相反的方向开始转动，工程集料沿下滑锥体16的锥面下落。旋转水平盘13的旋转速度可根据试样的粒径大小灵活控制，通常保持在200r/min左右；若试样为细集料时，其转速较大，若试样为粗集料，则转速较小。此外，可根据集料筛分速度适当调节转动速度，但旋转速度不宜太大，以防集料破碎。

根据所筛分集料的质量多少以及集料中主要组成颗粒的粒径大小，调整自动升降装置15进而调节间隙控制板12的位置，控制工程集料的下落速度。

5)每隔一段时间处理收集桶17中的集料，处理时先调整自动升降装 置15使间隙控制板12与下滑锥体16之间的水平距离为零，如图7所示，即使间隙控制板12与下滑锥体16的锥面接触。集料处理的间隔时间根据集料旋转下落的具体速度和集料种类尺寸而定，通常情况下，在集料开始筛分时，保持在1～2min处理一次，使集料下落到收集桶体积的1/3到1/2。在筛分的后期应加快处理速度，以保证最终所得质量的精确度。然后将A和C或者将B和D中集料再次倒入进料口2，余下另一部分即为废料舍弃。通常将A和C以及B和D两部分依次作为废料。

6)再次倒入或新倒入拌和室3的工程集料按上述步骤重复进行。每处理一次废料即观察一次电子秤19的显示屏20上的数据，直到显示质量接近所需最终样品质量时，收集收集桶17中A、B、C、D部分的全部集料，将它们混合得到的样品即为按本发明的装置缩分得到的试样。

Claims (7)

1.一种工程集料四分法自动取样器，包括固定桶(4)，所述固定桶(4)两端开口，其特征在于，

所述固定桶(4)内设置有拌合装置，拌合装置的下方设置有缩分装置；所述拌合装置与缩分装置之间留有空隙；所述缩分装置下方由收集装置支撑；

所述固定桶(4)的下方设置有质量监测装置；

所述拌合装置包括搅拌漏斗(6)，所述搅拌漏斗(6)上部端口处设置有盖板(1)，盖板(1)中部设置有进料口(2)；盖板(1)下方连接有多个搅拌器(5)，搅拌器(5)下方设置有拌合盘(9)；拌合盘(9)与盖板(1)之间形成拌合室(3)；

所述搅拌器(5)包括搅拌轴(31)以及分布在搅拌轴(31)上的多个叶片(25)；

所述拌合盘(9)包括盘体(23)以及均匀分布在盘体(23)周边的多个连接件(24)，相邻两个连接件(24)之间存在间隙，拌合盘(9)通过连接件(24)与搅拌漏斗(6)内壁固连；搅拌漏斗(6)下端设置出料口(11)；

所述拌合盘(9)下方的搅拌漏斗(6)内安装有旋转漏斗(8)；拌合盘(9)底部安装有第一旋转轴(30)，第一旋转轴(30)通过电机驱动，能够相对于拌合盘(9)绕自身轴线转动；旋转漏斗(8)上部通过多个旋转杆件(7)与第一旋转轴(30)固连；

所述旋转漏斗(8)内壁一周均布有多个回旋叶片(26)；

所述缩分装置包括 下滑锥体(16)，所述 下滑锥体(16)顶端为平面，该平面上设置有旋转水平盘(13)，所述旋转水平盘(13)可相对于 下滑锥体(16)旋转，旋转水平盘(13)上安装有旋转叶片(14)；所述旋转水平盘(13)正对所述出料口(11)。

2.如权利要求1所述的工程集料四分法自动取样器，其特征在于，所述收集装置包括收集桶(17)，所述收集桶(17)顶部开口，收集桶(17)中心位置设置有支撑块(27)；

所述支撑块(27)侧壁周向均匀分布4个分隔件(18)，所述分隔件(18)将收集桶(17)分成四部分；所述支撑块(27)上方支撑所述 下滑锥体(16)， 下滑锥体(16)底面圆周的直径小于收集桶(17)的直径。

3.如权利要求2所述的工程集料四分法自动取样器，其特征在于，所述分隔件(18)包括挡板(28)和封闭块(29)，二者为一体结构，所述挡板(28)与所述支撑块(27)侧壁连接，所述封闭块(29)包括横截面为扇形的柱体(32)，柱体(32)顶面固结有一个三棱锥(33)；柱体(32)的弧形侧壁与收集桶17的内壁相贴合。

4.如权利要求1所述的工程集料四分法自动取样器，其特征在于，所述固定桶(4)中部水平安装有间隙控制板(12)，所述间隙控制板(12)中心设置有通孔，所述 下滑锥体(16)的上端穿过间隙控制板(12)的通孔，所述间隙控制板(12)通过至少两个自动升降装置(15)安装在固定桶(4)的内壁上。

5.如权利要求1所述的工程集料四分法自动取样器，其特征在于，所述固定桶(4)内部设置有第一支撑板(21)和第二支撑板(22)，所述搅拌漏斗(6)的出料口(11)由上至下依次穿过第一支撑板(21)和第二支撑板(22)，搅拌漏斗(6)与第一支撑板(21)和第二支撑板(22)固连。

6.如权利要求1所述的工程集料四分法自动取样器，其特征在于，所述质量监测装置采用电子秤(19)，所述电子秤(19)上设置有显示屏(20)。

7.一种如权利要求1所述的工程集料四分法自动取样器进行工程集料四分法自动取样的方法，具体包括以下步骤：

1)检查设备，调整质量控制装置，使其归零；

2)向拌合装置中倒入工程集料，按下按钮使搅拌器(5)开始转动，工程集料从相邻连接件(24)之间的间隙落入搅拌漏斗(8)内；

3)调节按钮使旋转漏斗(8)开始转动，根据缩分集料的质量以及集料中主要颗粒的粒径大小，调整旋转漏斗(8)的旋转速度；若要持续缩分试样，则可保持旋转漏斗(8)始终转动，否则可在集料全部通过出料口(11)后关闭按钮；

4)在集料逐渐下落到旋转漏斗(8)的同时，调节按钮使旋转水平盘(13)沿与旋转漏斗(8)旋转方向相反的方向开始转动，集料沿下滑锥体(16)的锥面下落；

根据所筛分集料的质量多少以及集料中主要组成颗粒的粒径大小， 调整自动升降装置(15)进而调节间隙控制板(12)的位置，控制工程集料的下落速度；

5)每隔一段时间处理收集桶(17)中的集料，处理时先调整自动升降装置(15)使间隙控制板(12)与 下滑锥体(16)的锥面接触；将收集桶(17)中对角位置的集料再次倒入进料口(2)，余下另一部分即为废料舍弃；通常两部分依次作为废料；

6)再次倒入或新倒入拌合装置的工程集料按上述步骤重复进行；每处理一次废料即应观察一次质量控制装置显示的数据，直到显示质量接近所需最终样品质量时，收集收集桶(17)中的全部集料并混合。