CN105203418A - 气动型谷物颗粒硬度检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动型谷物颗粒硬度检测仪，包括壳体（22），在壳体（22）上部设置有上密封装置，在壳体（22）下部设置有下密封固定装置，在壳体（22）内部设置有检测装置，所述检测装置包括压头（20）、压杆（19）、连杆（13）、位移传感器探头（14）、位移传感器（18）、气压传感器（7）和控制器盒（16），压头（20）设置在壳体（22）内部中间将壳体（22）分隔成上、下两部分形成混合仓（21）和加压仓（12）。本发明采用体积模量方法标定谷物颗粒硬度，在谷物颗粒处于弹性形变范围内检测平均硬度，不破坏样品完整性，可重复性好，硬度等级划分准确，采用压缩气体作为动力，无需工作电源，适合现场作业。

Description

气动型谷物颗粒硬度检测仪

技术领域

本发明涉及一种硬度检测设备，尤其是气动型谷物颗粒硬度检测仪。

背景技术

谷物颗粒一般包括小麦、大米、玉米、大豆等的颗粒状种子。谷物是人类生存的物质基础，谷物质量的好坏是关系到国计民生的大事,而谷物的硬度是影响谷物质量的重要因素,也是国内外谷物部门严格控制的一项重要的质量指标。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高,谷物硬度的检测越来越引起收购、生产、加工、储藏、运输等环节的重视。

谷物颗粒硬度检测常用的有角质率法、压力法、研磨法、近红外法等。正常收获、干燥的小麦中，硬度与角质率之间存在着显著的正相关关系，但也有例外，角质率高的小麦未必硬，角质率低的小麦未必软，因此，用角质率表示小麦硬度不完全合理。利用压力测定计测定硬度，如压裂籽粒法、切割法等，费事而准确性差，目前很少使用。利用研磨粉碎来测定小麦硬度，破坏了样品的完整性，不可重复。近红外法，简便快速，可同时测几个性状，但仪器价格昂贵,也难以推广普及。

国内对谷物颗粒硬度测定装置具有很大的市场需求，而现有的谷物颗粒硬度测定方法存在着仪器价格、操作时间或环境要求等方面的问题，难以满足收购、生产、加工、储藏、运输等环节的需求。

发明内容

本发明的目的在于根据上述现有技术的不足，设计了一种气动型谷物颗粒硬度检测仪，为谷物颗粒硬度测量提供一种新的方法和仪器。

本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪所采用的技术方案如下：

本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪，包括壳体，在壳体上部设置有上密封装置，在壳体下部设置有下密封固定装置，在壳体内部设置有检测装置，所述检测装置包括压头、压杆、连杆、位移传感器探头、位移传感器、气压传感器和控制器盒，压头设置在壳体内部中间将壳体分隔成上、下两部分形成混合仓和加压仓，在加压仓的两侧分别设置有进气口、排气口和导气孔，压杆设置在压头后部并与压头固定连接，连杆设置在压头后部，气压传感器、位移传感器和控制器盒安装在加压仓内，位移传感器探头设置在位移传感器下端，位移传感器探头下端与连杆相连接，位移传感器通过控制电缆与控制盒相连接，所述位移传感器探头随连杆同步移动，由位移传感器将测得的位移数据传送到控制器盒中。

所述上密封装置包括排气密封阀、端盖、端盖密封圈、螺纹和端盖加强筋，端盖通过螺纹连接在壳体上部，并通过端盖密封圈对混合仓进行密封，排气密封阀设置在端盖上部中心，端盖加强筋设置在排气密封阀与端盖之间，在混合仓上部外侧设置有限位块，端盖由限位块限位。

所述下密封固定装置包括螺栓、底座和底座密封圈，加压仓通过螺栓固定在底座上，并由底座密封圈进行密封。

本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪的检测方法如下：

a、对高硬度填充粉的体积进行测量；

b、将被测谷物颗粒试样和填充粉均匀混合后放置在混合仓中，填充粉淹没谷物颗粒；

c、使用压缩空气作为动力，从进气口进入，经过导气孔作用于压头上，带动压头向上运动，使得谷物颗粒试样处于均匀受力状态；

d、当压头向上运动时，带动压杆、固定在压杆上的连杆以及与连杆相连的位移传感器探头一起向上运动，运动的位移由位移传感器测得，并将测得的数据传送到控制器盒中进行计算，算出混合仓中的谷物颗粒试样和填充粉组成的均匀混合物的体积变化，其中要减去提前测量好的填充粉的体积；

e、同时，加压仓中的气压传感器记录压缩空气进入加压仓过程中的气体压强变化，并将记录的气体压强数据传送到控制器盒中进行计算，计算出压头作用到混合仓中的谷物颗粒试样和填充粉组成的均匀混合物上的压力大小；

f、控制器盒处理上述测试数据，计算得到谷物颗粒的平均硬度值，定义平均硬度计算公式如下；

谷物颗粒平均硬度；

作用在谷物颗粒上压力变化；

谷物颗粒体积的变化

压缩终了时加压仓内气体压强；

压头顶部投影圆面积；

压头重力值；

压杆重力值；

连杆和固定螺钉重力值；

排气密封阀头引起的附加力；

排气密封阀头动作时压头面对端盖底面高度值；

压缩终了时压头面对端盖底面高度值；

填充粉体积；

排气密封阀头以及压头定位孔引起的体积损失；

g、测试完毕时，压缩空气经由排气口排出。

本发明的积极效果如下：

1、采用气动型方法进行谷物颗粒硬度检测，提供了一种新颖的谷物颗粒平均硬度检测方法。

2、采用体积模量方法标定谷物颗粒硬度，在谷物颗粒处于弹性形变范围内检测平均硬度，不破坏样品完整性，可重复性好，硬度等级划分准确。

3、采用压缩气体作为动力，无需工作电源，适合现场作业。

4、气压传感器和位移传感器同步记录压强和位移数据，并由控制器盒进行数据分析处理，实时性强。

5、结构简单，使用方便，成本低廉。

附图说明

图1是本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪的立体图。

图2是本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪的主视图。

图3是本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪的图2的A-A剖视图。

具体实施方式

如附图所示，本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪，包括壳体22，在壳体22上部设置有上密封装置，在壳体22下部设置有下密封固定装置，在壳体22内部设置有检测装置。通过设置上密封装置、下密封固定装置和检测装置，上密封装置对壳体上部进行密封，下密封固定装置对壳体下部进行密封并能壳体进行固定，检测设置用于对壳体内部的谷物颗粒进行硬度检测。

上密封装置包括排气密封阀1、端盖2、端盖密封圈3、螺纹4和端盖加强筋25，端盖2通过螺纹4连接在壳体上部，并通过端盖密封圈3对混合仓21进行密封，排气密封阀1设置在端盖2上部中心，端盖加强筋25设置在排气密封阀1与端盖2之间，在混合仓21上部外侧设置有限位块5，端盖2由限位块5限位。

下密封固定装置包括螺栓10、底座15和底座密封圈11，加压仓12通过螺栓10固定在底座15上，并由底座密封圈11进行密封。

检测装置包括压头20、压杆19、连杆13、位移传感器探头14、位移传感器18、气压传感器7和控制器盒16，压头20设置在壳体22内部中间将壳体22分隔成上、下两部分形成混合仓21和加压仓12，在加压仓12的两侧分别设置有进气口8、排气口17和导气孔6，压杆19设置在压头20后部并与压头20固定连接，连杆13设置在压头20后部，气压传感器7、位移传感器14和控制器盒16安装在加压仓12内，位移传感器探头14设置在位移传感器18下端，位移传感器探头14下端与连杆13相连接，位移传感器通过控制电缆与控制盒相连接，所述位移传感器探头14随连杆13同步移动，由位移传感器18将测得的位移数据传送到控制器盒16中。

本发明气动型谷物颗粒硬度检测仪的检测方法如下：

a、对高硬度填充粉24的体积进行测量；之所以选择高硬度填充粉，例如石英砂粉，硬度较高的粉末认为压缩过程中体积不变，并且可以填充颗粒之间的缝隙，状态类似于谷物颗粒浸泡在填充粉中，每个谷物颗粒受力四周均匀压缩力，处于弹性形变状态；

b、将被测谷物颗粒试样23和填充粉24均匀混合后放置在混合仓21中，高硬度填充粉24淹没谷物颗粒；

c、使用压缩空气9作为动力，从进气口8进入，经过导气孔6作用于压头20上，带动压头20向上运动，使得谷物颗粒试样23处于均匀受力状态，可保证谷物颗粒试样23在加压检测过程中处于弹性形变，结构不易破损，测得的是谷物颗粒试样23的整体体积模量值，能准确反应一批谷物颗粒的整体平均硬度；

d、当压头20向上运动时，带动压杆19、固定在压杆19上的连杆13以及与连杆相连的位移传感器探头14一起向上运动，运动的位移由位移传感器18测得，并将测得的数据传送到控制器盒16中进行计算，算出混合仓21中的谷物颗粒试样23和填充粉24组成的均匀混合物的体积变化，其中要减去提前测量好的填充粉24的体积；

e、同时，加压仓12中的气压传感器7记录压缩空气9进入加压仓12过程中的气体压强变化，并将记录的气体压强数据传送到控制器盒16中进行计算，计算出压头作用到混合仓21中的谷物颗粒试样23和填充粉24组成的均匀混合物上的压力大小；

f、控制器盒16处理上述测试数据，计算得到谷物颗粒的平均硬度值，，定义平均硬度计算公式如下；

谷物颗粒平均硬度；

作用在谷物颗粒上压力变化；

谷物颗粒体积的变化

压缩终了时加压仓内气体压强；

压头顶部投影圆面积；

压头重力值；

压杆重力值；

连杆和固定螺钉重力值；

排气密封阀头引起的附加力；

排气密封阀头动作时压头面对端盖底面高度值；

压缩终了时压头面对端盖底面高度值；

填充粉体积；

排气密封阀头以及压头定位孔引起的体积损失；

g、测试完毕时，压缩空气9经由排气口17排出。

此外，在测试谷物颗粒硬度的过程中，如果谷物颗粒试样23和填充粉24组成的均匀混合物体积较少，不能完全填充满混合仓21时，可将多余的压缩空气9通过排气密封阀1排出后并密封混合仓21。

本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释为理想化或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。

Claims (4)

1.一种气动型谷物颗粒硬度检测仪，包括壳体（22），在壳体（22）上部设置有上密封装置，在壳体（22）下部设置有下密封固定装置，在壳体（22）内部设置有检测装置，其特征在于：所述检测装置包括压头（20）、压杆（19）、连杆（13）、位移传感器探头（14）、位移传感器（18）、气压传感器（7）和控制器盒（16），压头（20）设置在壳体（22）内部中间将壳体（22）分隔成上、下两部分形成混合仓（21）和加压仓（12），在加压仓（12）的两侧分别设置有进气口（8）、排气口（17）和导气孔（6），压杆（19）设置在压头（20）后部并与压头（20）固定连接，连杆（13）设置在压头（20）后部，气压传感器（7）、位移传感器（14）和控制器盒（16）安装在加压仓（12）内，位移传感器探头（14）设置在位移传感器（18）下端，位移传感器探头（14）下端与连杆（13）相连接，位移传感器通过控制电缆与控制盒相连接所述位移传感器探头（14）随连杆（13）同步移动，由位移传感器（18）将测得的位移数据传送到控制器盒（16）中。

2.根据权利要求1所述的气动型谷物颗粒硬度检测仪，其特征在于：所述上密封装置包括排气密封阀（1）、端盖（2）、端盖密封圈（3）、螺纹（4）和端盖加强筋（25），端盖（2）通过螺纹（4）连接在壳体上部，并通过端盖密封圈（3）对混合仓（21）进行密封，排气密封阀（1）设置在端盖（2）上部中心，端盖加强筋（25）设置在排气密封阀（1）与端盖（2）之间，在混合仓（21）上部外侧设置有限位块（5），端盖（2）由限位块（5）限位。

3.根据权利要求1所述的气动型谷物颗粒硬度检测仪，其特征在于：所述下密封固定装置包括螺栓（10）、底座（15）和底座密封圈（11），加压仓（12）通过螺栓（10）固定在底座（15）上，并由底座密封圈（11）进行密封。

4.根据权利要求1所述的气动型谷物颗粒硬度检测仪，其特征在于检测方法如下：

对高硬度填充粉（24）的体积进行测量；

将被测谷物颗粒试样（23）和填充粉（24）均匀混合后放置在混合仓（21）中，填充粉淹没谷物颗粒；

使用压缩空气（9）作为动力，从进气口（8）进入，经过导气孔（6）作用于压头（20）上，带动压头（20）向上运动，使得谷物颗粒试样（23）处于均匀受力状态；

当压头（20）向上运动时，带动压杆（19）、固定在压杆（19）上的连杆（13）以及与连杆相连的位移传感器探头（14）一起向上运动，运动的位移由位移传感器（18）测得，并将测得的数据传送到控制器盒（16）中进行计算，算出混合仓（21）中的谷物颗粒试样（23）和填充粉（24）组成的均匀混合物的体积变化，其中要减去提前测量好的填充粉（24）的体积；

同时，加压仓（12）中的气压传感器（7）记录压缩空气（9）进入加压仓（12）过程中的气体压强变化，并将记录的气体压强数据传送到控制器盒（16）中进行计算，计算出压头作用到混合仓（21）中的谷物颗粒试样（23）和填充粉（24）组成的均匀混合物上的压力大小；

控制器盒（16）处理上述测试数据，计算得到谷物颗粒的平均硬度值，定义平均硬度计算公式如下；

谷物颗粒平均硬度；

作用在谷物颗粒上压力变化；

谷物颗粒体积的变化

压缩终了时加压仓内气体压强；

压头顶部投影圆面积；

压头重力值；

压杆重力值；

连杆和固定螺钉重力值；

排气密封阀头引起的附加力；

排气密封阀头动作时压头面对端盖底面高度值；

压缩终了时压头面对端盖底面高度值；

填充粉体积；

排气密封阀头以及压头定位孔引起的体积损失；

测试完毕时，压缩空气（9）经由排气口（17）排出。