一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，包括電機(jī)A，其輸出軸與連接桿連接，連接桿底端連接有壓力傳感器；上下移動(dòng)平臺(tái)，其滑動(dòng)連于豎直支撐導(dǎo)向桿，底部連接壓力平臺(tái)，壓力平臺(tái)設(shè)有與上下移動(dòng)平臺(tái)底部連接的扭矩傳感器，扭矩傳感器底部連接有扭力架；光柵尺，其與上下移動(dòng)平臺(tái)的一側(cè)連接；電機(jī)B，其輸出軸與中心軸桿連接，中心軸桿套設(shè)連接有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有剪切盒，剪切盒上設(shè)有與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的盒蓋，盒蓋上設(shè)有與扭力架對(duì)應(yīng)的定位槽；壓力傳感器、扭矩傳感器、光柵尺均與一控制系統(tǒng)連接。該技術(shù)方案在可變主應(yīng)力下驅(qū)動(dòng)剪切盒旋轉(zhuǎn)，結(jié)合高精度自動(dòng)化控制系統(tǒng)可進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析、統(tǒng)計(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，屬于國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)表中％01N借 助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來(lái)測(cè)試或分析材料"技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過(guò)分析粉體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)描述流動(dòng)行為表征。粉體工業(yè)在加工、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、料倉(cāng) 中常出現(xiàn)拱架/鼠孔結(jié)構(gòu)，如壓縮拱，其由受料倉(cāng)壓力作用固結(jié)強(qiáng)度增加導(dǎo)致結(jié)拱;姨形拱， 其由塊狀物料互相曬合在孔口架橋成拱;粘結(jié)粘附拱，其由水分、靜電吸附導(dǎo)致粉料與倉(cāng)壁 粘附力增強(qiáng)成拱;氣壓平衡拱，其由卸料裝置密封不好，導(dǎo)致大量空氣從底部漏入倉(cāng)內(nèi)使料 層上下氣壓平衡所致。
[0003] 在粉粒料的膽存與輸送系統(tǒng)中，物料的流動(dòng)性、物料之間及物料與固體壁面的摩 擦;在料斗的設(shè)計(jì)中，排料口的大小、料斗壁的傾斜角W及粉料對(duì)料斗壁的壓力，設(shè)計(jì)不合 理的料斗會(huì)給生產(chǎn)造成很大的困難;運(yùn)些影響粉粉體流動(dòng)的行為特征無(wú)法采用傳統(tǒng)的測(cè)休 止角，振實(shí)密度、流速測(cè)量方法來(lái)解決；需要一種新的測(cè)量方法及測(cè)量裝置，可W模擬粉體 實(shí)際狀態(tài)環(huán)境下獲得實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析。
[0004] 現(xiàn)有儀器只能滿(mǎn)足部分功能測(cè)試使用，常用應(yīng)變控制式直接剪切儀來(lái)實(shí)施；而應(yīng) 變控制式直接剪切儀直接對(duì)試樣進(jìn)行剪切，對(duì)粉體剪切性、內(nèi)部強(qiáng)度、內(nèi)部摩擦角進(jìn)行測(cè) 定，其由剪切盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳動(dòng)裝置、測(cè)力計(jì)W及位移量測(cè)系統(tǒng)組成。垂直加壓設(shè) 備可采用杠桿傳動(dòng);測(cè)力計(jì)，采用應(yīng)變?nèi)Γ涣勘頌榘俜直砘蛭灰苽鞲衅?，其具體操作步驟如 下：
[0005] 1)對(duì)準(zhǔn)剪切盒的上下盒，手稿固定銷(xiāo)釘；
[0006] 2)將準(zhǔn)備好的預(yù)處理過(guò)的試樣，壓入剪切盒底，移去環(huán)刀，并順次加上傳壓活塞及 加壓框架；
[0007] 3)取不少于4個(gè)試樣，并分別施加不同的垂直壓力，其壓力大小根據(jù)要求而定，加 載負(fù)荷時(shí)應(yīng)輕輕加上；
[000引 4)當(dāng)在試樣上施加垂直壓力后，若每小時(shí)垂直變形不大于0.005mm，則認(rèn)為試樣已 達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定；
[0009] 5)試樣達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后，安裝測(cè)力計(jì)，徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端的鋼珠恰與測(cè)力 計(jì)接觸，測(cè)記測(cè)力計(jì)初讀數(shù)；
[0010] 6)松開(kāi)外面四只螺桿，拔去里面固定銷(xiāo)釘，然后開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使應(yīng)變?nèi)κ軌?，觀察 測(cè)力計(jì)的讀數(shù)，它將隨下盒位移的增大而增大，沒(méi)測(cè)力計(jì)讀數(shù)不再增加或開(kāi)始倒退時(shí)，即出 現(xiàn)峰值，認(rèn)為試樣已破壞，記下破壞值，停機(jī)；
[0011] 7)當(dāng)剪切過(guò)程中測(cè)力計(jì)讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，繼續(xù)剪切到達(dá)峰值時(shí)停機(jī)；
[0012] 8)剪切結(jié)束后，卸載剪切力和垂直壓力，取出試樣；
[0013] 9)計(jì)算:手工繪畫(huà)出W剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)，繪制剪應(yīng)力與剪切位 移關(guān)系曲線(xiàn)，計(jì)算抗剪強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角、粘聚力。
[0014] 其存在如下的缺陷和不足：
[0015] 1)樣品預(yù)處理的過(guò)程非常復(fù)雜，樣品處理均勻性受操作者的經(jīng)驗(yàn)影響很大；
[0016] 2)應(yīng)變條件復(fù)雜，繁多的機(jī)械結(jié)構(gòu)處理，實(shí)施比較復(fù)雜；
[0017] 3)上下剪切盒位移變化，從而使剪切面發(fā)生變化，逐漸變小；
[0018] 4)因樣品固結(jié)預(yù)先處理，限定的剪切面不一定是最薄弱面；
[0019] 5)剪切面上受到的剪應(yīng)力分布不均勻；
[0020] 6)無(wú)法重復(fù)性剪切一個(gè)樣品，數(shù)據(jù)的重復(fù)性較差；
[0021] 7)粉體受到加工工藝過(guò)程中內(nèi)部溫濕度環(huán)境變化影響，同時(shí)在倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、卸料等 過(guò)程中會(huì)受外部溫濕度環(huán)境變化的影響;運(yùn)些環(huán)境變化對(duì)粉體的流動(dòng)行為的影響是不可忽 略的因素，現(xiàn)有的只能在常溫下進(jìn)行；
[0022] 8)現(xiàn)有的測(cè)量只能在常溫狀態(tài)下測(cè)試，無(wú)法模擬粉體在不同的環(huán)境下如:高溫、低 溫、濕度或者溫度交變狀態(tài)下的分析粉體的流動(dòng)行為特性；
[0023] 9)現(xiàn)有的技術(shù)和測(cè)試方法自身的限制，無(wú)法量化測(cè)試過(guò)程中的粉體流動(dòng)行為動(dòng)態(tài) 變化數(shù)據(jù)分析和模型建立；
[0024] 10)無(wú)法測(cè)量壁面摩擦角，從而無(wú)法與內(nèi)摩擦角數(shù)據(jù)來(lái)確定設(shè)計(jì)一個(gè)料斗半頂 角；
[0025] 11)粉體的松裝密度變化在整個(gè)粉體流動(dòng)行為分析中是很重要的，在剪切強(qiáng)度(主 應(yīng)力）、莫爾圓、破壞包絡(luò)線(xiàn)及庫(kù)侖粉體中描述流動(dòng)行為特性，現(xiàn)有的無(wú)法測(cè)量。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0026] 有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠在可變主應(yīng)力下驅(qū)動(dòng)剪切盒旋轉(zhuǎn)， 并結(jié)合高精度自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析、統(tǒng)計(jì)的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析 儀。
[0027] 本實(shí)用新型的另外一個(gè)目的在于提供一種可W模擬粉體在不同的環(huán)境變化條件 下進(jìn)行測(cè)量的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀。
[00%]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
[0029] -種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其包括：
[0030] -電機(jī)A，其輸出軸與一豎直向下延伸的連接桿連接，所述連接桿底端連接有壓力 傳感器；
[0031] -上下移動(dòng)平臺(tái)，其滑動(dòng)連于豎直支撐導(dǎo)向桿，其底部連接有呈空屯、圓柱狀的壓力 平臺(tái)，所述壓力平臺(tái)的空屯、區(qū)域內(nèi)設(shè)有與所述上下移動(dòng)平臺(tái)底部連接的扭矩傳感器，所述 扭矩傳感器底部連接有扭力架；
[0032] -光柵尺，其與所述上下移動(dòng)平臺(tái)的一側(cè)連接，隨所述上下移動(dòng)平臺(tái)同步上下移 動(dòng)；
[0033] -電機(jī)B，其輸出軸與一中屯、軸桿連接，所述中屯、軸桿與所述扭矩傳感器同屯、對(duì)應(yīng) 設(shè)置，所述中屯、軸桿外壁套設(shè)連接有一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè) 置有與該凹槽形狀、大小相應(yīng)的剪切盒，所述剪切盒上設(shè)有與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的盒蓋，所述盒蓋 上設(shè)有與所述扭力架對(duì)應(yīng)的定位槽；
[0034] 所述壓力傳感器、扭矩傳感器、光柵尺均與一控制系統(tǒng)連接。
[0035] 優(yōu)選地，上述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其中所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和所述剪切盒， 盒蓋均設(shè)置于一箱體內(nèi)，所述箱體內(nèi)設(shè)有電加熱元件A，制冷裝置和水箱，該水箱內(nèi)設(shè)有電 加熱元件B，W及紫外燈和氣氣燈，W及一氣體輸入口和一氣體輸出口，所述氣體輸入口用 于輸入臭氧或保護(hù)氣氛，所述剪切盒的一側(cè)分別設(shè)有用于感測(cè)粉體溫度變化和濕度變化的 溫度傳感器和濕度傳感器，所述電加熱元件A、電加熱元件B、溫度傳感器和濕度傳感器均與 所述控制系統(tǒng)電連接。
[0036] 優(yōu)選地，上述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其中所述盒蓋為平面型盒蓋，其底 部為水平面狀。
[0037] 優(yōu)選地，上述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其中所述盒蓋為刀片型盒蓋，其底 部沿其圓周方向依次均勻間隔設(shè)置有多個(gè)刀片。
[0038] 優(yōu)選地，上述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其中所述控制系統(tǒng)包括控制電路 模塊W及與該控制電路模塊連接的計(jì)算機(jī)、顯示屏、鍵盤(pán)和打印機(jī)。
[0039] 優(yōu)選地，上述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其中所述豎直支撐導(dǎo)向桿豎直支 撐連接于一底板與一頂板之間，所述電機(jī)A由一固定板固定連接于所述頂板上，所述電機(jī)B 固定連接于所述底板上。
[0040] 優(yōu)選地，上述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其中所述剪切盒與所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái) 的凹槽卡扣連接。
[0041] 較現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型技術(shù)效果主要體現(xiàn)在W下幾個(gè)方面：
[0042] (1)本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)電機(jī)A帶動(dòng)連接桿和壓力傳感器驅(qū)動(dòng)上下移動(dòng)平臺(tái)向下運(yùn) 動(dòng)，此時(shí)光柵尺隨上下移動(dòng)平臺(tái)自由向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而上下移動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)壓力平臺(tái)施壓主應(yīng) 力于蓋子上，此時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)的鍵盤(pán)和顯示器把光柵尺的上下移動(dòng)高度、壓力傳感器的 應(yīng)力讀數(shù)清零后，電機(jī)A返回原點(diǎn)；將稱(chēng)重好的粉體均勻倒入剪切盒內(nèi)并刮平并蓋上蓋子； 啟動(dòng)電機(jī)A傳動(dòng)連接桿帶動(dòng)壓力傳感器，進(jìn)而帶動(dòng)可移動(dòng)平臺(tái)和壓力平臺(tái)施壓主應(yīng)力于蓋 子上，此時(shí)扭力架與蓋子定位槽連接，因結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，扭矩傳感器通過(guò)扭力架與蓋子定位槽 連接時(shí)，扭力架不對(duì)蓋子定位槽產(chǎn)生壓力或者阻力，為活動(dòng)結(jié)構(gòu)，只與蓋子為旋轉(zhuǎn)接觸時(shí)產(chǎn) 生扭力、速度和正反轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)壓力平臺(tái)與蓋子產(chǎn)生應(yīng)力后，啟動(dòng)電機(jī)B帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，扭 矩傳感器可W獲得粉體的扭力，正反轉(zhuǎn)速度及蓋子位移數(shù)據(jù)等;光柵尺可W獲得粉體受到 電機(jī)A產(chǎn)生應(yīng)力下壓縮的高度，主應(yīng)力來(lái)自壓力傳感器，由壓力傳感器、扭矩傳感器、光柵尺 獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)由控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析、統(tǒng)計(jì)。
[0043] (2)本實(shí)用新型設(shè)置有用于模擬環(huán)境變化的箱體，具體地箱體內(nèi)設(shè)有電加熱元件 A，制冷裝置和水箱，該水箱內(nèi)設(shè)有電加熱元件B，W及紫外燈和氣氣燈，W及一氣體輸入口 和一氣體輸出口，該氣體輸入口用于輸入臭氧或保護(hù)氣氛，其可用于模擬單一環(huán)境或交變 環(huán)境下對(duì)粉體進(jìn)行測(cè)試，如單一高溫環(huán)境或單一低溫環(huán)境下，或是單一高濕度環(huán)境或單一 低濕度環(huán)境，或是單一紫外環(huán)境或是單一臭氧環(huán)境或是在保護(hù)氣氛環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，或是 利用氣氣燈擬全陽(yáng)光光譜環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，甚至利用氣體輸入口或是氣體輸出口連接抽真 空裝置，模擬全真空環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試;還可W設(shè)定交替變化的溫濕度來(lái)試驗(yàn)，比如在一定時(shí) 間內(nèi)的高溫與低溫的交替變化，或者恒定的溫度或者濕度變化環(huán)境來(lái)測(cè)試，或是在臭氧或 保護(hù)氣氛或紫外環(huán)境下模擬高溫與低溫的交替變化，或者恒定的溫度或者濕度變化環(huán)境來(lái) 進(jìn)行測(cè)試，解決現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量只能在常溫狀態(tài)下進(jìn)行粉體物性測(cè)試，無(wú)法模擬粉體在不 同的環(huán)境下測(cè)量的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0044] 圖1:本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖2:本實(shí)用新型盒蓋結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0046] 圖3:本實(shí)用新型盒蓋結(jié)構(gòu)仰視圖；
[0047] 圖4:本實(shí)用新型實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；
[004引圖5:莫爾圓圖解示圖；
[0049] 圖6:粉體屈服軌跡示圖；
[0050] 圖7:有效屈服軌跡示圖；
[0051] 圖8:粉體物料的流動(dòng)函數(shù)曲線(xiàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] W下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳述，W使本實(shí)用新型技 術(shù)方案更易于理解和掌握。
[0053] K實(shí)施例0
[0054] 如圖1所示，一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其包括：
[0055] 電機(jī)A1，其輸出軸與一豎直向下延伸的連接桿2連接，連接桿2底端連接有壓力傳 感器3;上下移動(dòng)平臺(tái)4,其滑動(dòng)連于豎直支撐導(dǎo)向桿16,其底部連接有呈空屯、圓柱狀的壓力 平臺(tái)5,壓力平臺(tái)5的空屯、區(qū)域內(nèi)設(shè)有與上下移動(dòng)平臺(tái)4底部連接的扭矩傳感器6,扭矩傳感 器6底部連接有扭力架7;光柵尺8,其與上下移動(dòng)平臺(tái)4的一側(cè)連接，隨上下移動(dòng)平臺(tái)4同步 上下移動(dòng)；電機(jī)B9,其輸出軸與一中屯、軸桿10連接，中屯、軸桿10與扭矩傳感器6同屯、對(duì)應(yīng)設(shè) 置，中屯、軸桿10外壁套設(shè)連接有一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)11，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)11內(nèi)設(shè)有凹槽12,凹槽12內(nèi)設(shè)置有 與該凹槽12形狀、大小相應(yīng)的剪切盒13,剪切盒13上設(shè)有與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的盒蓋14,盒蓋14上 設(shè)有與扭力架7對(duì)應(yīng)的定位槽15;壓力傳感器3、扭矩傳感器6、光柵尺8均與一控制系統(tǒng)連 接。
[0056] 其中盒蓋14為平面型盒蓋，其底部為水平面狀，當(dāng)然根據(jù)不同的測(cè)試原理可W選 擇不同的盒蓋14結(jié)構(gòu)，如圖2和圖3所示，盒蓋14為刀片型盒蓋，其底部沿其圓周方向依次均 勻間隔設(shè)置有多個(gè)刀片29。
[0057] 其中，控制系統(tǒng)包括控制電路模塊W及與該控制電路模塊連接的計(jì)算機(jī)、顯示屏、 鍵盤(pán)和打印機(jī)。
[0058] 另外，具體地，如圖1所示，豎直支撐導(dǎo)向桿16豎直支撐連接于底18板與頂板17之 間，電機(jī)A1由固定板19固定連接于頂板17上，電機(jī)B9固定連接于底板18上。
[0059] 此外，剪切盒13與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)11的凹槽12卡扣連接，其隨旋轉(zhuǎn)平臺(tái)11同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0060] 該技術(shù)方案實(shí)施時(shí)，為活動(dòng)結(jié)構(gòu)，只與蓋子為旋轉(zhuǎn)接觸時(shí)產(chǎn)生扭力、速度和正反轉(zhuǎn) 動(dòng)；當(dāng)壓力平臺(tái)與蓋子產(chǎn)生應(yīng)力后，啟動(dòng)電機(jī)B帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩傳感器可W獲得粉 體的扭力，正反轉(zhuǎn)速度及蓋子位移數(shù)據(jù)等;光柵尺可W獲得粉體受到電機(jī)A產(chǎn)生應(yīng)力下壓 縮的高度，主應(yīng)力來(lái)自壓力傳感器，由壓力傳感器、扭矩傳感器、光柵尺獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)由 控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析、統(tǒng)計(jì)。
[0061] Κ實(shí)施例幻
[0062] 如圖4所示，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)11和剪切盒13,盒蓋14均設(shè)置于箱體20內(nèi)，箱體20內(nèi)設(shè)有電 加熱元件Α21，制冷裝置27和水箱25,該水箱25內(nèi)設(shè)有電加熱元件B26，W及紫外燈23和氣氣 燈24，W及氣體輸入口 28和氣體輸出口 22，氣體輸入口 28用于輸入臭氧或保護(hù)氣氛，剪切盒 13的一側(cè)分別設(shè)有用于感測(cè)粉體溫度變化和濕度變化的溫度傳感器和濕度傳感器(圖中未 顯示），電加熱元件A21、電加熱元件B26、溫度傳感器和濕度傳感器均與控制系統(tǒng)電連接。
[0063] 該技術(shù)方案設(shè)置有用于模擬環(huán)境變化的箱體，其可用于模擬單一環(huán)境或交變環(huán)境 下對(duì)粉體進(jìn)行測(cè)試，如單一高溫環(huán)境或單一低溫環(huán)境下，或是單一高濕度環(huán)境或單一低濕 度環(huán)境，或是單一紫外環(huán)境或是單一臭氧環(huán)境或是在保護(hù)氣氛環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，或是利用 氣氣燈擬全陽(yáng)光光譜環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，甚至利用氣體輸入口或是氣體輸出口連接抽真空裝 置，模擬全真空環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試;還可W設(shè)定交替變化的溫濕度來(lái)試驗(yàn)，比如在一定時(shí)間內(nèi) 的高溫與低溫的交替變化，或者恒定的溫度或者濕度變化環(huán)境來(lái)測(cè)試，或是在臭氧或保護(hù) 氣氛或紫外環(huán)境下模擬高溫與低溫的交替變化，或者恒定的溫度或者濕度變化環(huán)境來(lái)進(jìn)行 測(cè)試，解決現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量只能在常溫狀態(tài)下進(jìn)行粉體物性測(cè)試，無(wú)法模擬粉體在不同的 環(huán)境下測(cè)量的問(wèn)題。
[0064] 該技術(shù)方案測(cè)試粉體剪切性、流動(dòng)函數(shù)、內(nèi)部強(qiáng)度、內(nèi)部摩擦函數(shù)具體操作如下：
[0065] 1、在測(cè)試內(nèi)摩擦角和剪切性時(shí)，選擇刀片型盒蓋實(shí)施，電機(jī)A通過(guò)壓力傳感器設(shè)置 主應(yīng)力σ作用于盒蓋，給剪切盒內(nèi)的粉體施加壓力，此時(shí)扭力架與盒蓋連接，開(kāi)啟電機(jī)B帶動(dòng) 剪切盒旋轉(zhuǎn)，此時(shí)粉體受到剪切力τ通過(guò)扭矩傳感器輸出；
[0066] 2、在測(cè)試內(nèi)摩擦角Φ i時(shí)，通過(guò)莫爾-庫(kù)侖定律，得知在最大主應(yīng)力〇1和最小主應(yīng)力 03背景下，根據(jù)莫爾理論，如果散粒物料在二向應(yīng)力作用下沿著某一個(gè)平面產(chǎn)生破壞，則在 運(yùn)個(gè)平面內(nèi)存在一定的正應(yīng)力曰和剪應(yīng)力τ的組合。破壞平面內(nèi)的正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ可由力 平衡求出〇 = 〇icos目+〇3s i η目；τ = (σ廣〇3)cos目sin目（σ廣最大主應(yīng)力；〇3-最小主應(yīng)力；目-破 壞平面和最大主應(yīng)力平面之間的夾角）；
[0067] 對(duì)同一種物料在不同的最小應(yīng)力03情況下作試驗(yàn)，可得出散粒物料發(fā)生破壞時(shí)的 一系列01，因此由控制系統(tǒng)自動(dòng)分析并可作出莫爾應(yīng)力圓(莫爾圓）；
[0068] 根據(jù)庫(kù)侖定律可知，莫爾包絡(luò)線(xiàn)可用下式表示為：
[0069] T = c+〇tan Φ i
[0070] 式中τ-散粒體抗剪強(qiáng)度，C-散粒體粘聚力，ο-破壞平面上的正應(yīng)力，φ?-內(nèi)摩擦 角，因此由控制系統(tǒng)自動(dòng)分析并可作出莫爾包絡(luò)線(xiàn)。
[0071] 散粒物料的剪切強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角可直接用圖解法求出，當(dāng)然它們的數(shù)值也可用莫 爾圓圖解法直接求出，具體地，散粒物料的內(nèi)摩擦角Φι即為莫爾包絡(luò)線(xiàn)和水平線(xiàn)的夾角， 莫爾包絡(luò)線(xiàn)即表示散粒物料的剪切強(qiáng)度，如圖5所示。
[0072] 為了模擬穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)粉體樣品先進(jìn)行密實(shí)處理，然后再進(jìn)行 剪切處理，因此，在比壓實(shí)荷重下的不同垂直作用力進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)，由得到的正應(yīng)力σ和剪 應(yīng)力τ作圖，因此由控制系統(tǒng)自動(dòng)分析并可作出粉體屈服軌跡，如圖6所示。
[0073] 通過(guò)電機(jī)A驅(qū)動(dòng)壓力平臺(tái)進(jìn)而帶動(dòng)盒蓋施加密實(shí)載荷V和剪切力S于粉體。剪切一 直延伸到剪切力達(dá)到穩(wěn)定值為止，該穩(wěn)定值表明塑性流動(dòng)已經(jīng)在整個(gè)粉體樣品層內(nèi)發(fā)生 了，此時(shí)可W認(rèn)為密實(shí)是充分的，收回壓力平臺(tái)和盒蓋，運(yùn)時(shí)顆粒上的應(yīng)力，就在莫爾圓上 的E點(diǎn)，因此由控制系統(tǒng)自動(dòng)分析并可作出有效屈服軌跡，如圖7所示。
[0074] 有效內(nèi)摩擦角:有效屈服軌跡與橫坐標(biāo)之間的夾角稱(chēng)為有效內(nèi)摩擦角d。它與粉體 物料的內(nèi)摩擦角有關(guān)，是衡量處于流動(dòng)狀態(tài)粉體流動(dòng)阻力的一個(gè)參數(shù)。
[0075] 在一個(gè)筒壁無(wú)摩擦的、理性的圓柱形圓筒內(nèi)，使粉體在一定的密實(shí)最大主應(yīng)力σι 作用下壓實(shí)，然后取去圓筒，在不加任何側(cè)向支承的情況下，如果被密實(shí)的粉體試樣不倒 塌，則說(shuō)明其具有一定的密實(shí)強(qiáng)度。運(yùn)一密實(shí)強(qiáng)度就是開(kāi)放屈服強(qiáng)度f(wàn)c。
[0076] 如果粉體倒塌料了，則說(shuō)明運(yùn)種粉體的開(kāi)放屈服強(qiáng)度f(wàn)c = 0。
[0077] 開(kāi)放屈服強(qiáng)度f(wàn)。值小的粉體，流動(dòng)性好，不易結(jié)拱。
[0078] 在相應(yīng)的密實(shí)應(yīng)力下，對(duì)粉體物料進(jìn)行剪切試驗(yàn)，可W確定開(kāi)放屈服強(qiáng)度f(wàn)。，并由 此可W建立該粉體物料的流動(dòng)函數(shù)FF
[0079]
[0080] 當(dāng)fc = 0時(shí)，F(xiàn)F=w，即粉體完全自由流動(dòng)。
[0081] 由圖8可知，fc值和01值的兩條直線(xiàn)相交于一個(gè)臨界值，由此可W確定料拱的尺寸 B。根據(jù)流動(dòng)不流動(dòng)判據(jù)，交點(diǎn)W下，粉體物料形成足夠的強(qiáng)度支撐料拱，使流動(dòng)停止。該點(diǎn) W上，粉體物料的強(qiáng)度不夠，不能形成料拱，就發(fā)生重力流動(dòng)；
[0082] 穩(wěn)定料拱的拱腳上作用著主應(yīng)力01，它與料拱的跨距B成正比；
[0083] 作用在料拱腳處的主應(yīng)力可W表示為：
[0084]
[0085] H(0) = (l+m)+O.Ol(O.5+m)0
[0086] 式中PB-物料容積密度，B-卸料口寬度，Θ-料斗半頂角，m為料斗形狀系數(shù)，軸線(xiàn)對(duì) 稱(chēng)的圓錐形料斗，m= 1;平面對(duì)稱(chēng)的模形料斗，m = 0;
[0087] 因此，可得流動(dòng)因素 ff:
[008引
[0089] 式中，S(0)為應(yīng)力函數(shù)，對(duì)于各種數(shù)值不同的有效內(nèi)摩擦角、壁面摩擦角和料斗半 頂角e，Jenike已經(jīng)算出了它們的流動(dòng)因素。
[0090] 因此，可根據(jù)化nssen法可W確定整體流料倉(cāng)最小卸料口徑：
[0091] ①剪切測(cè)定，在ο-τ坐標(biāo)上畫(huà)出屈服軌跡，求有效內(nèi)摩擦角d、開(kāi)放屈服強(qiáng)度f(wàn)c、壁 摩擦角Φτ;
[0092] ②流動(dòng)型式判斷圖上的整體流區(qū)域中選擇料斗半頂角Θ，并確定料斗的流動(dòng)因數(shù) ff;
[0093] ③相應(yīng)的摩爾圓上確定fc及〇1值，做出流動(dòng)函數(shù)FF曲線(xiàn)，并在同一座標(biāo)中畫(huà)出ff;
[0094] ④出最小卸料口徑。
[0095] 該技術(shù)方案測(cè)試粉體密實(shí)密度、時(shí)間固結(jié)函數(shù)、壁面摩擦具體操時(shí)，選擇使用平面 型蓋子進(jìn)行實(shí)施，其具體測(cè)試方法和原理，此不作寶述。
[0096] 另外，影響粉體流動(dòng)性的環(huán)境因素很多，如溫度和化學(xué)變化，高溫時(shí)顆?？赡芙Y(jié)塊 或軟化，而冷卻時(shí)可能產(chǎn)生相變，運(yùn)些都可能影響粉體的流動(dòng)性;濕度，濕料可w影響屈服 軌跡和壁摩擦系數(shù)，而且還能引起料壁黏附等，因此，增設(shè)的可用于模擬環(huán)境的箱體很好的 解決了此類(lèi)問(wèn)題。
[0097] 通過(guò)W上描述可W看出，該技術(shù)方案在可變主應(yīng)力下驅(qū)動(dòng)剪切盒旋轉(zhuǎn)，結(jié)合高精 度自動(dòng)化控制系統(tǒng)可進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析、統(tǒng)計(jì)，另外，還可W模擬粉體在不同的環(huán)境變 化條件下進(jìn)行測(cè)量。
[0098] 當(dāng)然，W上僅是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不構(gòu)成任 何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型權(quán)利保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，特征在于，其包括： -電機(jī)A，其輸出軸與一豎直向下延伸的連接桿連接，所述連接桿底端連接有壓力傳感 器； -上下移動(dòng)平臺(tái)，其滑動(dòng)連于豎直支撐導(dǎo)向桿，其底部連接有呈空心圓柱狀的壓力平 臺(tái)，所述壓力平臺(tái)的空心區(qū)域內(nèi)設(shè)有與所述上下移動(dòng)平臺(tái)底部連接的扭矩傳感器，所述扭 矩傳感器底部連接有扭力架； -光柵尺，其與所述上下移動(dòng)平臺(tái)的一側(cè)連接，隨所述上下移動(dòng)平臺(tái)同步上下移動(dòng)； -電機(jī)B，其輸出軸與一中心軸桿連接，所述中心軸桿與所述扭矩傳感器同心對(duì)應(yīng)設(shè)置， 所述中心軸桿外壁套設(shè)連接有一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)內(nèi)設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有 與該凹槽形狀、大小相應(yīng)的剪切盒，所述剪切盒上設(shè)有與其對(duì)應(yīng)設(shè)置的盒蓋，所述盒蓋上設(shè) 有與所述扭力架對(duì)應(yīng)的定位槽； 所述壓力傳感器、扭矩傳感器、光柵尺均與一控制系統(tǒng)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和 所述剪切盒，盒蓋均設(shè)置于一箱體內(nèi)，所述箱體內(nèi)設(shè)有電加熱元件A，制冷裝置和水箱，該水 箱內(nèi)設(shè)有電加熱元件B，以及紫外燈和氣氣燈，以及一氣體輸入口和一氣體輸出口，所述氣 體輸入口用于輸入臭氧或保護(hù)氣氛，所述剪切盒的一側(cè)分別設(shè)有用于感測(cè)粉體溫度變化和 濕度變化的溫度傳感器和濕度傳感器，所述電加熱元件A、電加熱元件B、溫度傳感器和濕度 傳感器均與所述控制系統(tǒng)電連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其特征在于:所述盒蓋為平面 型盒蓋，其底部為水平面狀。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其特征在于:所述盒蓋為刀片 型盒蓋，其底部沿其圓周方向依次均勻間隔設(shè)置有多個(gè)刀片。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包 括控制電路模塊以及與該控制電路模塊連接的計(jì)算機(jī)、顯示屏、鍵盤(pán)和打印機(jī)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其特征在于:所述豎直支撐導(dǎo) 向桿豎直支撐連接于一底板與一頂板之間，所述電機(jī)A由一固定板固定連接于所述頂板上， 所述電機(jī)B固定連接于所述底板上。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)粉體流動(dòng)行為分析儀，其特征在于:所述剪切盒與所 述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的凹槽卡扣連接。
【文檔編號(hào)】G01N19/00GK205483842SQ201620013552
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月5日
【發(fā)明人】曾令長(zhǎng)
【申請(qǐng)人】曾令長(zhǎng)