CN106769669A - 散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置及检测方法 - Google Patents

散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置及检测方法 Download PDF

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包玮
熊焰来
王学敏
王虔虔
王志凌
高霖
丁浩
许鹏云
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Abstract

本发明涉及散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置及检测方法。包括垫板、支架、高度标尺以及料筒，垫板呈水平方向布置，且垫板的上板面设有环形刻度，支架包括平行于垫板设置的固定板以及连接固定板与垫板的立柱，固定板上设有放置料筒的导向孔，导向孔的中心位置与环形刻度的中心位置相吻合，料筒的底端与垫板相接触。由上述技术方案可知，本发明将散状物料放置在料筒中，通过匀速向上提升料筒，使物料在自由流动条件下摊铺在垫板上，通过垫板上的环形刻度测量出物料的摊铺半径，通过高度标尺测量出物料堆积的高度，再通过安息角的计算得出物料的稳定性。该检测装置可以提高料层的稳定性，提高粉碎效率，能有效指导料层粉碎的生产实践活动。

Description

散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及一种散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置及检测方法。
背景技术
料层粉碎(也称料床粉碎)技术包括辊压机、立式磨、筒辊磨、贝塔磨(beta磨)等以高效节能的特点广泛应用于水泥、矿山、钢渣、烧结球团等行业的粉碎工序。通常其处理的粉体物料粒径<200mm，经料层粉碎设备处理过的物料产生大量细微颗粒并通过选粉设备进行分级选出，其中细粉进入诸如球磨机粉磨的下一道工序，粗颗粒返回到料层粉碎设备和新喂入的新鲜物料混合后进行进一步粉磨。由于料层粉碎技术节能的特点，要求料层粉碎的产品尽可能细以更多的节能，这意味着系统循环量要增大，返回设备的物料更细，进入设备的混合物料颗粒分布更宽，平均粒径也更细。在实际生产应用中，颗粒分布宽、平均粒径细会导致料层稳定性下降，容易引起设备运行的不稳定，有效功输入降低，粉磨效率下降。同时，物料的水份、温度等因素也会影响料层的稳定性。
自然安息角法是一种物料物性的常见检测方法，GB/T 16913-2008自然安息角法主要是用于评价粉体物料的一种方法。而料层粉碎中的散状物料颗粒分布很宽，除了细粉之外，还有一定比例的大颗粒，采用该试验方法会造成粗细颗粒的离析，测量结果不准确。专利201620669026.X以及201610481033.1均采用锥形筒测量混凝土的塌落度，但混凝土含有很多水分，处于自然流动状态，可采用锥形筒和自然塌落方式进行测量，而料层粉碎物料不处于完全自然流动状态，无法通过同样的方式检测，同时塌落度通过测量高度来表征，对于粉体的稳定性也不尽合理。因此，急切需要开发一套关于散状物料在料层粉碎时物料层稳定性的检测装置和检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，用以检测料层粉碎时散状物料的料层稳定性，并用于指导提高料层的稳定性和粉碎效率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括垫板、支架、高度标尺以及料筒，所述的垫板呈水平方向布置，且垫板的上板面设有环形刻度，所述的支架包括平行于垫板设置的固定板以及连接固定板与垫板的立柱，所述的固定板上设有放置料筒的导向孔，所述导向孔的中心位置与环形刻度的中心位置相吻合，所述料筒的底端与垫板相接触。
所述的环形刻度自垫板的中心处向外侧均匀设置，所述的垫板上还设有直角坐标系。
所述的高度标尺包括立杆及水平标杆，所述的立杆垂直于垫板设置且立杆上设有刻度，所述的水平标杆可旋转的固定在立杆上，且水平标杆在立杆上的高低位置可调。
所述的料筒为空心圆柱体，所述料筒的内径不小于物料颗粒最大尺寸的5倍，所述料筒的上部位置设有便于提放的把手。
所述的垫板为塑料板或金属板，其表面粗糙度在Ra3.6～Ra6.3之间。
所述的料筒为透明材质，其内表面粗糙度不高于Ra6.3。
所述固定板与垫板之间的间距小于料筒的高度。
由上述技术方案可知，本发明将物料放置在料筒中，通过匀速向上提升料筒，使物料在自由流动条件下摊铺在垫板上，通过垫板上的环形刻度测量出物料的摊铺半径，通过高度标尺测量出物料堆积的高度，再通过安息角的计算得出物料的稳定性。该检测装置可以提高料层的稳定性，提高粉碎效率，能有效指导料层粉碎的生产实践活动。
本发明的另一目的在于提供一种散状物料在料层粉碎时稳定性的检测方法，包括如下步骤：
(1)将料层粉碎物料搅拌均匀，放置在料筒中，并将其顶部刮平；
(2)以2～3cm/s的速度匀速向上提升料筒，使料筒中的物料在自由流动条件下自然摊铺于垫板上；
(3)通过垫板上的环形刻度测出物料的摊铺半径r，通过高度标尺测量出物料纵向堆积的高度；
(4)根据以下公式计算出物料的安息角：
其中：ψ为物料的安息角；
h为物料纵向堆积的高度；
r为物料的摊铺半径。
所述的步骤(2)中，物料摊铺半径r的计算公式为：
r＝(r1+r2)/2
其中：r1为物料摊铺的最大半径；
r2为垂直于r1方向的半径。
所述的步骤(4)中，物料的安息角应连续测定3～5次，求出平均值A和均方差a。
由上述技术方案可知，本发明通过测量物料摊铺后的摊铺半径及物料纵向堆积的高度来计算出物料的安息角，利用流态化物料所形成的安息角的差异来表征该种物料的稳定性，通过该方法可以快速检测出料层粉碎散状物料的稳定性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中垫板的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，包括垫板1、支架2、高度标尺3以及料筒4，垫板1呈水平方向布置，且垫板1的上板面设有环形刻度11，支架2包括平行于垫板1设置的固定板21以及连接固定板21与垫板1的立柱22，固定板21上设有放置料筒4的导向孔，导向孔的直径略大于料筒4的外径，导向孔的中心位置与环形刻度11的中心位置相吻合，料筒4的底端与垫板1相接触。
进一步的，如图2所示，环形刻度11自垫板1的中心处向外侧均匀设置，垫板1上还设有直角坐标系12。本实施例的垫板1呈方形，环形刻度11自垫板1的中心处向外侧均匀设置，垫板1沿其对角线方向以及中心线方向设有直角坐标系12。环形刻度11是以垫板1的中心点为圆心形成的多个同心圆，图2中仅示意出两条环形刻度11，实际使用中有多条环形刻度11，直角坐标系12用以辅助测量。垫板1的形状并不局限于方形，采用别的形状也可以。
进一步的，高度标尺3包括立杆31及水平标杆32，立杆31垂直于垫板1设置且立杆31上设有刻度，水平标杆32可旋转的固定在立杆31上，且水平标杆32在立杆31上的高低位置可调。
进一步的，料筒4为空心圆柱体，料筒4的内径不小于物料颗粒最大尺寸的5倍，优选的，料筒4的内径通常取偶数，如8cm、10cm、16cm等；优选的，料筒4的高度与料筒4的内径相等。对于特殊物料的测量时，料筒4的高度可以大于料筒4的直径。更进一步的，料筒4的上部位置设有便于提放的把手41。
进一步的，垫板1为塑料板或金属板，其表面粗糙度在Ra3.6～Ra6.3之间。垫板1的材质并不局限于塑料板或金属板。
进一步的，料筒4为透明材质，其内表面粗糙度不高于Ra6.3。料筒4的材质也不局限于透明材质。
进一步的，固定板21与垫板1之间的间距小于料筒4的高度。
本发明的工作原理及工作过程如下：
检测前，将垫板1水平放置，支架2放置在带环形刻度的垫板1上，固定板21上的导向孔与垫板1环形刻度11的中心同轴，高度标尺3竖直安装在带环形刻度11的垫板1上，料筒4安装在固定板21的导向孔内。检测时，将料筒4正对垫板1中心放入支架2的导向孔内，将料层粉碎生产实践现场所取的物料搅拌混匀，放置在料筒4中，顶部刮平，操作者以2～3cm/s的速度匀速向上抽出料筒，使物料在自由流动的条件下自然摊铺在垫板1上，通过垫板1上的环形刻度11测量出物料的摊铺半径r，通过高度标尺3测量出物料纵向堆积的高度h，通过这两个值计算出物料的安息角ψ，安息角ψ越大，物料层的稳定性越好。
本发明的另一目的在于提供一种散状物料在料层粉碎时稳定性的检测方法，包括如下步骤：
(1)将料层粉碎物料搅拌均匀，放置在料筒中，并将其顶部刮平；
(2)以2～3cm/s的速度匀速向上提升料筒，使料筒中的物料在自由流动条件下自然摊铺于垫板上；
(3)通过垫板上的环形刻度测出物料的摊铺半径r，通过高度标尺测量出物料纵向堆积的高度；
(4)根据以下公式计算出物料的安息角：
其中：ψ为物料的安息角；
h为物料纵向堆积的高度；
r为物料的摊铺半径。
所述的步骤(2)中，物料摊铺半径r的计算公式为：
r＝(r1+r2)/2
其中：r1为物料摊铺的最大半径；
r2为垂直于r1方向的半径。
所述的步骤(4)中，物料的安息角应连续测定3～5次，求出平均值A和均方差a。
检测实施例：
检测A厂料层粉碎物料，测得摊铺半径r＝8.80cm，从高度标尺上读取最大堆积高度h＝9.68cm，则安息角ψ的正切值tanψ＝1.10，故ψ＝47.7°。
检测B厂料层粉碎物料，测得摊铺半径r＝10.00cm，从高度标尺上读取最大堆积高度h＝7.50cm，则安息角ψ的正切值tanψ＝0.75，故ψ＝36.9°。
通过比较，A厂的安息角大于B厂，则A厂物料层的稳定性优于B厂，B厂需要在生产时应做相应的调整，以提高料层的稳定性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，其特征在于：包括垫板(1)、支架(2)、高度标尺(3)以及料筒(4)，所述的垫板(1)呈水平方向布置，且垫板(1)的上板面设有环形刻度(11)，所述的支架(2)包括平行于垫板(1)设置的固定板(21)以及连接固定板(21)与垫板(1)的立柱(22)，所述的固定板(21)上设有放置料筒(4)的导向孔，所述导向孔的中心位置与环形刻度(11)的中心位置相吻合，所述料筒(4)的底端与垫板(1)相接触。
2.根据权利要求1所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，其特征在于：所述的环形刻度(11)自垫板(1)的中心处向外侧均匀设置，所述的垫板(1)上还设有直角坐标系(12)。
3.根据权利要求1所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，其特征在于：所述的高度标尺(3)包括立杆(31)及水平标杆(32)，所述的立杆(31)垂直于垫板(1)设置且立杆(31)上设有刻度，所述的水平标杆(32)可旋转的固定在立杆(31)上，且水平标杆(32)在立杆(31)上的高低位置可调。
4.根据权利要求1所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，其特征在于：所述的料筒(4)为空心圆柱体，所述料筒(4)的内径不小于物料颗粒最大尺寸的5倍，所述料筒(4)的上部位置设有便于提放的把手(41)。
5.根据权利要求1所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，其特征在于：所述的垫板(1)为塑料板或金属板，其表面粗糙度在Ra3.6～Ra6.3之间。
6.根据权利要求1所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，其特征在于：所述的料筒(4)为透明材质，其内表面粗糙度不高于Ra6.3。
7.根据权利要求1所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置，其特征在于：所述固定板(21)与垫板(1)之间的间距小于料筒(4)的高度。
8.根据权利要求1～7所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测装置的检测方法，包括如下步骤：
(1)将料层粉碎物料搅拌均匀，放置在料筒中，并将其顶部刮平；
(2)以2～3cm/s的速度匀速向上提升料筒，使料筒中的物料在自由流动条件下自然摊铺于垫板上；
(3)通过垫板上的环形刻度测出物料的摊铺半径r，通过高度标尺测量出物料纵向堆积的高度；
(4)根据以下公式计算出物料的安息角：
&psi; = tan - 1 - ( h r )
其中：ψ为物料的安息角；
h为物料纵向堆积的高度；
r为物料的摊铺半径。
9.根据权利要求8所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，物料摊铺半径r的计算公式为：
r＝(r1+r2)/2
其中：r1为物料摊铺的最大半径；
r2为垂直于r1方向的半径。
10.根据权利要求8所述的散状物料在料层粉碎时稳定性的检测方法，其特征在于：所述的步骤(4)中，物料的安息角应连续测定3～5次，求出平均值A和均方差a。
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