CN114486610A - 旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***及分析检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及称重设备领域,特别是一种旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***及分析检测方法。旨在解决现有技术中称重设备识别效率并不好,识别精度很差的问题。本发明包括外框架内安装的下料控制装置、旋转撒料装置、砂料分级收集装置、砂料分级称量装置和控制***,旋转撒料装置接受下料控制装置的定量落料后,匀速转动抛料以实现在砂料分级称量装置中的等级划分,最终在控制***的配合下实现快速检测。优点在于:纯物理检测方式,检测结果为量化数据,测得的不同粒径砂料质量相当于国标不同孔径方孔筛的分级筛余量,可以利用检测结果直接绘制机制砂的颗粒级配曲线。
Description
技术领域
本发明涉及称重设备领域,特别是一种旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***及检测方法。
背景技术
砂是生产各类混凝土的主要材料,长期以来,建筑用砂的来源主要是河砂等天然砂。由于连年开采,天然砂资源日渐匮乏,天然砂的开采已经带来了一系列环境问题。天然砂开采受到了更多限制,机制砂替代天然砂已经成为必然。由于骨料矿山的开采不规范和机制砂生产工艺达不到要求,机制砂的质量往往较差,不能满足建筑行业要求。精品机制砂(I 类砂)替代天然中砂是一个理想的解决方案,但生产精品机制砂需要一定产业规模支撑,除了配备合适的机械设备和具有先进的工艺流程外,更关键是生产质量控制。其中,在线质量快速检测是机制砂生产质量控制的第一步,也是最重要的一步。
现有技术中使用筛析法进行机制砂颗粒级配分析,经过取样、烘干、分样、筛分、称量、计算、制图等试验步骤最终得到试验结果,过程复杂,耗时长,不能用于大规模生产机制砂的在线检测。
国内已有利用图像法分析机制砂的颗粒级配的在线装置。这种装置主要根据在线抓拍的机制砂照片,分析砂颗粒的粒径及粒形,计算不同粒径颗粒的数量和分布情况,从而得到机制砂颗粒级配曲线,并计算出砂的细度模数。由于砂本身是小于 4.75mm 的细小颗粒,即使是高清晰图片,检测结果与国家标准试验方法测得的颗粒级配曲线和细度模数也存在较大差异。特别是对于 0.315mm 以下的颗粒,识别效率并不好,识别精度很差,石粉含量(0.075mm 以下颗粒含量)更是无法识别。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中称重设备识别效率并不好,识别精度很差的问题,提供一种利用离心力和重力,在旋流作用下使机制砂颗粒按照粒径大小分离的一种试验方法及实现这种方法的检测仪器,主要用于生产过程中机制砂颗粒级配在线快速检测。
本发明的具体方案是:
设计一种旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,包括外框架内安装的下料控制装置、旋转撒料装置、砂料分级收集装置、砂料分级称量装置和控制***,旋转撒料装置接受下料控制装置的定量落料后,匀速转动抛料以实现在砂料分级称量装置中的等级划分,最终在控制***的配合下实现快速检测;
所述下料控制装置包括料斗、控制料斗底部阀门启闭的微型马达和测量料斗承重的称量传感器;
旋转撒料装置包括处于所述控制料斗底部阀门下方的撒料转盘、和带动所述撒料转盘匀速转动的小型马达,所述小型马达的外部设有马达保护罩,所述马达保护罩的底部设有马达支架,所述马达支架固定在钢制托架上;
砂料分级收集装置包括果然同轴等距套装的分料筒,所述分料筒间设有螺旋状的旋转通道,所述旋转通道的底部连通所述砂料分级收集装置,相邻的分料筒间和所述旋转通道结合构成弧形集料槽,分料筒的高度自内向外递减;
所述砂料分级称量装置包括若干与旋转滑道数量一致的称重机构,所述称重机构包括称量支架、称量托板、称量单元和微型称量传感器,其中称量支架焊接在钢制托板的下方,称量托板通过微型称量传感器悬挂在称量支架上,称量单元安放在称量托板上方。
具体实施中,所述控制***包括包控制器和后台控制***,控制器控制整个装置按照设定流程工作并读取试验数据、向后台控制***发送数据;后台控制***接收数据并计算、分析、制图,同时向控制器下达下一步操作指令如权利要求1所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:所述称量传感器包括拉绳和安装在拉绳上的拉力测量机构,料斗底部出料口的上方设有形位匹配的倒锥阀门,所述微型马达带动所述倒锥阀门的竖直方向上的位移。
所述旋转通道的螺旋圈数为0.25圈,每相邻的两个旋转通道间形成镜像工位,进而形成顶部的集料分割脊线和底部的线状的砂料分级称量装置的入口。
或者,所述旋转通道的螺旋圈数为0.5圈,螺旋通道相对于所述分料筒圆周均布设置。
具体实施中,每个称量单元由集料盒和翻转放料装置组成。集料盒可以上下移动,其上有电磁铁,通电时带动集料盒向上移动, 使集料盒与本检测装置集料槽出口密封对接。
具体实施中,每个称量单元还设有带动其出料的翻转原件,所述翻转原件包括悬装于称量单元两侧的Y字形推拉杆,该推拉杆的I头底部设有维持其平衡的承重元件,所述称量单元底部设有限位元件以带动称量单元位移过程中的翻转。
具体实施中,所述桶弧形集料槽的高度自内向外逐层降低。
具体实施中,所述称量单元内还设有配重以实现所述称量单元180翻转。
一种机制砂颗粒级配分析检测方法,使用旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,包括如下步骤:
(1)称量前置工作:放空料斗,读取空料斗质量;将制备好的机制砂试样装入料斗中,试样质量不少于 500g,且体积不大于进料斗容量的 80%;控制器控制砂料分级称量装置放空称量单元集料盒中可能存在的残料;读取砂料料斗质量(含机制砂试样)和每个空称量单元的质量;
(2)筛分检测:称量单元上的电磁铁通电,使之紧密吸附在钢制托板上,保持集料槽出口与称量单元(16)集料盒进口密封接触;控制器控制小型马达开启,并带动撒料圆盘旋转;当撒料圆盘进入匀速并稳定后,控制器控制微型控制马达打开倒 锥形门均匀放料;规定时间内试料放空后,关闭下料控制装置和撒料装置;静停20秒以上,切断称量单元上的电磁铁电源,使其上集料盒与集料槽出口脱离;
(3).分析并复位;读取砂料加全部称量单元的总质量;控制器控制称量单元依次对称放空不同粒径的砂样,读取砂样放空后的质量;控制***计算每种分级砂样的质量、分析试验结果,绘制机制砂颗粒 级配非标准曲线;进一步计算标准曲线数据,绘制机制砂颗粒级配标准曲线,计算细度模数和石粉含量;检测装置恢复到初始状态,在规定的时间后开始下次检测。
本发明的有益效果在于:
本检测装置是利用物体运动规律而制作的一种旋流式机制砂颗粒分析在线检测的机械装置,达到了机制砂颗粒级配快速在线自动检测的目的。与图像识别法相比,本装置有以下优点:本检测装置为纯物理检测方式,检测结果为量化数据,测得的不同粒径砂料质量相当于国标不同孔径方孔筛的分级筛余量,可以利用检测结果直接绘制机制砂的颗粒级配(非标准)曲线经过后台计算机略作修正后得到机制砂的标准曲线,进而快速计算出机制砂的细度模数和石粉含量;
本检测装置为机械装置,充分利用了物体的运动规律,检测结果可靠, 可重复性高。
本检测装置直接获得结果数据,计算过程简单,计算结果唯一,几乎不占用后台资源,是理想的在线检测装置;
本检测装置对不用粒径砂粒的识别效果几乎相同,不存在细小颗粒无法识别的问题,这也是本装置开发研究的最大原动力;
本检测装置自动运行,自动采集数据,不需要值守,是智慧化、自动化、规模化、高质量生产机制砂的质量控制实时监测仪器,体积小、造价低、检测速度快、结果可靠。1、动力使用 12V 低压直流电源,安全可靠;本检测装置安装在制砂设备的出料口或皮带机端部,出风口置于除尘范围内,对环境无污染;本检测装置充分利用砂粒在离心力、重力和空气阻力共同作用下进行旋流运动的规律研制而成;、本检测装置自动运行,自动采集数据,不需要值守,是自动化生产机制砂的实时监测仪器;本装置结构简单,试验结果偏差满足国标试验精度要求。
附图说明
图1是本发明结构的主视图;
图2是本发明结构的俯视图;
图3是本实发明结构的左视图;
图4是本发明中旋转撒料装置、砂料分级收集装置的结构示意图;
图5是图4所示结构的另一角度立体图;
图6是另一实施例的立体图;
图中各部件名称:
1.微型控制马达;2.料斗;3.称量传感器;4.倒锥形门;5.撒料转盘;6.小型马达;7.马达保护罩;8.马达支架;9.集料分割脊线;10.弧形集料槽;11.旋转滑道;12.集料槽出口;13.钢制托板;14.称量支架;15.称量托板;16.称量单元;17.称量单元的微型称量传感器;18.外框架;19分料筒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,参见图1至图4,包括外框架18内安装的下料控制装置、旋转撒料装置、砂料分级收集装置、砂料分级称量装置和控制***,旋转撒料装置接受下料控制装置的定量落料后,匀速转动抛料以实现在砂料分级称量装置中的等级划分,最终在控制***的配合下实现快速检测;
所述下料控制装置包括料斗2、控制料斗2底部阀门启闭的微型马达和测量料斗2承重的称量传感器3;
旋转撒料装置包括处于所述控制料斗2底部阀门下方的撒料转盘(5、和带动所述撒料转盘(5匀速转动的小型马达6,所述小型马达6的外部设有马达保护罩7,所述马达保护罩7的底部设有马达支架8,所述马达支架8固定在钢制托架上;
砂料分级收集装置包括果然同轴等距套装的分料筒19,所述分料筒19间设有螺旋状的旋转通道,所述旋转通道的底部连通所述砂料分级收集装置,相邻的分料筒19间和所述旋转通道结合构成弧形集料槽10,分料筒19的高度自内向外递减;
所述砂料分级称量装置包括若干与旋转滑道11数量一致的称重机构,所述称重机构包括称量支架14、称量托板15、称量单元16和微型称量传感器3,其中称量支架14焊接在钢制托板13的下方,称量托板15通过微型称量传感器3悬挂在称量支架14上,称量单元16安放在称量托板15上方。
所述控制***包括控制器和后台控制***,控制器控制整个装置按照设定流程工作并读取试验数据、向后台控制***发送数据;后台控制***接收数据并计算、分析、制图,同时向控制器下达下一步操作指令。
所述称量传感器3包括拉绳和安装在拉绳上的拉力测量机构,料斗2底部出料口的上方设有形位匹配的倒锥阀门,所述微型马达带动所述倒锥阀门的竖直方向上的位移。所述旋转通道的螺旋圈数为0.25圈,每相邻的两个旋转通道间形成镜像工位,进而形成顶部的集料分割脊线9和底部的线状的砂料分级称量装置的入口。
每个称量单元16由集料盒和翻转放料装置组成。集料盒可以上下移动,其上有电磁铁,通电时带动集料盒向上移动, 使集料盒与本检测装置集料槽出口12密封对接。
每个称量单元16还设有带动其出料的翻转原件,所述翻转原件包括悬装于称量单元16两侧的Y字形推拉杆,该推拉杆的I头底部设有维持其平衡的承重元件,所述称量单元16底部设有限位元件以带动称量单元16位移过程中的翻转。
所述桶弧形集料槽10的高度自内向外逐层降低。
所述称量单元16内还设有配重以实现所述称量单元16180翻转。
一种机制砂颗粒级配分析检测方法,使用旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,包括如下步骤:
1称量前置工作:放空料斗2,读取空料斗2质量;将制备好的机制砂试样装入料斗2中,试样质量不少于 500g,且体积不大于进料斗2容量的 80%;控制器控制砂料分级称量装置放空称量单元16集料盒中可能存在的残料;读取砂料料斗2质量含机制砂试样和每个空称量单元16的质量;
2筛分检测:称量单元16上的电磁铁通电,使之紧密吸附在钢制托板13上,保持集料槽出口12与称量单元16集料盒进口密封接触;控制器控制小型马达6开启,并带动撒料圆盘旋转;当撒料圆盘进入匀速并稳定后,控制器控制微型控制马达1打开倒 锥形门均匀放料;规定时间内试料放空后,关闭下料控制装置和撒料装置;静停20秒以上,切断称量单元16上的电磁铁电源,使其上集料盒与集料槽出口12脱离;
3.分析并复位;读取砂料加全部称量单元16的总质量;控制器控制称量单元16依次对称放空不同粒径的砂样,读取砂样放空后的质量;控制***计算每种分级砂样的质量、分析试验结果,绘制机制砂颗粒 级配非标准曲线;进一步计算标准曲线数据,绘制机制砂颗粒级配标准曲线,计算细度模数和石粉含量;检测装置恢复到初始状态,在规定的时间后开始下次检测。
料斗2用于盛装机制砂试样,微型控制马达1用于控制倒锥形门4开启和关闭,称量传感器3用于衡量机制砂试样质量。微型控制马达1和倒锥形门4组成下料控制***,支撑于料斗2上方。
小型马达6为撒料转盘5提供恒定的转速,撒料转盘5为料斗2放出的砂料提供离心力。
实施例2
本实施例原理同实施例1,具体不同之处在于,所述旋转通道的螺旋圈数为0.5圈,螺旋通道相对于所述分料筒19圆周均布设置。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:包括外框架(18)内安装的下料控制装置、旋转撒料装置、砂料分级收集装置、砂料分级称量装置和控制***,旋转撒料装置接受下料控制装置的定量落料后,匀速转动抛料以实现在砂料分级称量装置中的等级划分,最终在控制***的配合下实现快速检测;
所述下料控制装置包括料斗(2)、控制料斗(2)底部阀门启闭的微型马达和测量料斗(2)承重的称量传感器(3);
旋转撒料装置包括处于所述控制料斗(2)底部阀门下方的撒料转盘(5)、和带动所述撒料转盘(5)匀速转动的小型马达(6),所述小型马达(6)的外部设有马达保护罩(7),所述马达保护罩(7)的底部设有马达支架(8),所述马达支架(8)固定在钢制托架上;
砂料分级收集装置包括果然同轴等距套装的分料筒(19),所述分料筒(19)间设有螺旋状的旋转通道,所述旋转通道的底部连通所述砂料分级收集装置,相邻的分料筒(19)间和所述旋转通道结合构成弧形集料槽(10),分料筒(19)的高度自内向外递减;
所述砂料分级称量装置包括若干与旋转滑道(11)数量一致的称重机构,所述称重机构包括称量支架(14)、称量托板(15)、称量单元(16)和微型称量传感器(3),其中称量支架(14)焊接在钢制托板(13)的下方,称量托板(15)通过微型称量传感器(3)悬挂在称量支架(14)上,称量单元(16)安放在称量托板(15)上方。
2.如权利要求1所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:所述控制***包括控制器和后台控制***,控制器控制整个装置按照设定流程工作并读取试验数据、向后台控制***发送数据;后台控制***接收数据并计算、分析、制图,同时向控制器下达下一步操作指令如权利要求1所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:所述称量传感器(3)包括拉绳和安装在拉绳上的拉力测量机构,料斗(2)底部出料口的上方设有形位匹配的倒锥阀门,所述微型马达带动所述倒锥阀门的竖直方向上的位移。
3.如权利要求2所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:所述旋转通道的螺旋圈数为0.25圈,每相邻的两个旋转通道间形成镜像工位,进而形成顶部的集料分割脊线(9)和底部的线状的砂料分级称量装置的入口。
4.如权利要求2所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:所述旋转通道的螺旋圈数为0.5圈,螺旋通道相对于所述分料筒(19)圆周均布设置;
如权利要求1所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:每个称量单元(16)由集料盒和翻转放料装置组成。
5.集料盒可以上下移动,其上有电磁铁,通电时带动集料盒向上移动, 使集料盒与本检测装置集料槽出口(12)密封对接。
6.如权利要求1所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:每个称量单元(16)还设有带动其出料的翻转原件,所述翻转原件包括悬装于称量单元(16)两侧的Y字形推拉杆,该推拉杆的I头底部设有维持其平衡的承重元件,所述称量单元(16)底部设有限位元件以带动称量单元(16)位移过程中的翻转。
7.如权利要求4所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:所述桶弧形集料槽(10)的高度自内向外逐层降低。
8.如权利要求5所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:所述称量单元(16)内还设有配重以实现所述称量单元(16)180翻转。
9.一种机制砂颗粒级配分析检测方法,如权利要求1所述的旋流式机制砂颗粒级配分析在线快速检测***,其特征在于:包括如下步骤:
(1)称量前置工作:放空料斗(2),读取空料斗(2)质量;将制备好的机制砂试样装入料斗(2)中,试样质量不少于 500g,且体积不大于进料斗(2)容量的 80%;控制器控制砂料分级称量装置放空称量单元(16)集料盒中可能存在的残料;读取砂料料斗(2)(2)质量(含机制砂试样)和每个空称量单元(16)的质量;
(2)筛分检测:称量单元(16)上的电磁铁通电,使之紧密吸附在钢制托板(13)上,保持集料槽出口(12)与称量单元(16)集料盒进口密封接触;控制器控制小型马达(6)开启,并带动撒料圆盘旋转;当撒料圆盘进入匀速并稳定后,控制器控制微型控制马达(1)打开倒 锥形门均匀放料;规定时间内试料放空后,关闭下料控制装置和撒料装置;静停20秒以上,切断称量单元(16)上的电磁铁电源,使其上集料盒与集料槽出口(12)脱离;
(3).分析并复位;读取砂料加全部称量单元(16)的总质量;控制器控制称量单元(16)依次对称放空不同粒径的砂样,读取砂样放空后的质量;控制***计算每种分级砂样的质量、分析试验结果,绘制机制砂颗粒 级配非标准曲线;进一步计算标准曲线数据,绘制机制砂颗粒级配标准曲线,计算细度模数和石粉含量;检测装置恢复到初始状态,在规定的时间后开始下次检测。
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