CN108262259A - 一种土样自动水筛装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种土样自动水筛装置，属于岩土工程技术领域。本发明所述装置包括待筛分土样盛放盒、多个搅拌筛分单元、支架、进水管、泥水混合浆体排放管、搅拌装置、土样盛放回收装置；本发明所述装置不仅适用于现场筛分实验，还可适用于室内的筛分实验，不仅适用于土样筛分，还可适用于其他颗粒的筛分，比如尾矿等散体颗粒的筛分实验；该装置的整个筛分过程分为四道筛分程序，可以完成多个粒径的一次性筛分，基本能实现水筛和过滤的连续化、自动化，相比传统的人工水筛，效率提高很多，可以节省大量的人力和物力；该装置可以对筛分完成的样品和水进行过滤，能对水和样品大部分回收，经济、节约、环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种土样自动水筛装置，属于岩土工程技术领域。
背景技术
自然界中土类众多，工程性质各异，土的分类体系就是根据土的工程性质差异将土划分成一定的类别，其目的在于通过一种通用的鉴别标准，以便于在不同土类间做出有价值的比较、评价、积累以及学术与经验交流。目前国内各部门也根据各自的工程特点和实践经验，制定有各自的分类方法。
组成土的各个土粒的特征，即土粒的个体特征，主要包括土粒的大小和形状。在自然界中存在的土，都是由大小不同的土粒组成的。土粒的粒径由粗到细逐渐变化时，土的性质相应的发生变化。土粒的大小称为粒度（granularity），通常以粒径表示。介于一定粒径范围的土粒，称为粒组（fraction）。各个粒组随着分界尺寸的不同，而呈现出一定的性质变化。划分粒组的分界尺寸称为界限粒径。目前土的粒组划分方法并不完全一致，
在国际上土的统一分类系统（Unified Soil Classification System）来源于美国A.卡萨格兰特（Casagrande，1942）提出的一种分类法体系（属于材料工程系统的分类）。卡氏的分类体系在二次世界大战时美国军用机场工程得到应用，战后与美国国家开垦局联合修订了该方法。其主要特点是充分考虑了土的粒度成分和可塑性指标，即粗粒土土粒的个体特征和细粒土土粒与水的相互作用，但这种方法忽略了土粒的集合特征。
在我国，为了统一工程用土的鉴别、定名和描述，同时也便于对土性状做出一般性的评价。1990年制定了国标《土的分类标准》（GBJ 145-90）,2007年修订为《土的分类标准》（GB/T 50145-2007）》。它的分类体系基本上采用与卡氏相似的分类原则，所采用的简便易测的定量分类指标，最能反映土的基本属性和工程性质。土的粒组根据土粒粒范围划分为巨粒、粗粒和细粒三大粒组系统。
下表是一种常用的土粒粒组的划分方法，表中根据界限粒径200、60、2、0.075mm和0.005mm把土粒分为六大粒组：漂石或块石颗粒、卵石或碎石颗粒、圆砾或角砾颗粒、砂粒、粉粒及粘粒。
土粒粒组的划分（土的分类标准（GB/T 50145-2007））
土分类的目的在于通过分类来认识和识别土的种类，是从工程的实际需求出发，针对不同类型的土进行研究和评价，以便更好地利用和改造土体，以便于合理的设计和采取相应的工程措施，达到经济、合理、安全的目的，使其适应和满足工程建设需要。因此，土的分类是岩体工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据。
目前，对土体分类采用最多的是筛分法，当对一些颗粒较细、干筛效果不好或误差较大的土时，人们往往考虑用水筛法，但目前水筛法完全靠人工进行筛分，并且每次筛分只能进行一个粒级的筛分，其劳动强度大，既费事时、又费力，且不经济。因此，本发明即是针对人工水筛的不足开发了一种土样自动水筛装置，主要针对粒径为1mm以下的岩土体和室内小型筛分实验。此装置能实现现场和室内土样水筛实验的自动化和连续化，从而节省大量的人力、财力和物力，还能实现水资源的回收利用，节约，环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土样自动水筛装置，全程自动化筛分，主要针对粒径为1mm以下的岩土体和室内小型筛分实验。包括待筛分土样盛放盒1、多个搅拌筛分单元2、支架3、进水管4、泥水混合浆体排放管5、搅拌装置6、土样盛放回收装置7；搅拌筛分单元2从上到下呈金字塔状排列，第一层一个搅拌筛分单元2，第二层二个搅拌筛分单元2，第三层三个搅拌筛分单元2，第四层四个搅拌筛分单元2，相邻两层的搅拌筛分单元2错开排列，上一层的搅拌筛分单元2通过人字形的泥水混合浆体排放管5与位于其下方的两个相邻搅拌筛分单元2连通；待筛分土样盛放盒1位于最上面一层的搅拌筛分单元2的上方，通过待筛分土样排放管26与搅拌筛分单元2连通，最下面一层的搅拌筛分单元2通过泥水混合浆体排放管5与土样盛放回收装置7的一级过滤装置13连通；每个搅拌筛分单元2上方均设有喷头，喷头与进水管4连通；待筛分土样盛放盒1、搅拌筛分单元2、土样盛放回收装置7通过支架3进行固定；
搅拌筛分单元2包括液压提升装置17、搅拌装置电机18、搅拌电机传动杆19、搅拌刷子20、筛子28，搅拌装置电机18与搅拌电机传动杆19连接，搅拌电机传动杆19下端设有搅拌刷子20，搅拌刷子20位于筛子28内；液压提升装置17包括液压缸21、活塞22、液压支柱23、液压支柱脚垫24，液压缸21固定在液压支柱23上，液压支柱23通过液压支柱脚垫24固定在支架上，液压缸21上端安装有活塞22，活塞22通过传动杆与搅拌装置电机18连接，活塞22上下运动带动搅拌装置电机18升降，搅拌装置电机18上下升降带动搅拌电机传动杆19下端的搅拌刷子20上下升降，可以使搅拌更充分，提高搅拌效率；
土样盛放回收装置7包括水样回收管8、水样回收盒12、一级过滤装置13、土样盛放盒14、已筛分土样排放管15、二级过滤装置16；一级过滤装置13的上面与最下面一层搅拌筛分单元2连通，一级过滤装置13的下面与二级过滤装置16连通；一级过滤装置13与土样盛放盒14连通，一级过滤装置13、二级过滤装置16的下端均与水样回收盒12连通；
一级过滤装置13和二级过滤装置16结构相同包括过滤装置电机传动杆9、过滤装置电机11、过滤装置内层筛网25、过滤刷子27、过滤装置外壳10；过滤装置电机11通过过滤装置电机传动杆9与过滤刷子27连接，过滤装置外壳10的内部设有过滤装置内层筛网25，过滤刷子27位于过滤装置外壳10内部，过滤刷子27的刷毛与内层筛网25接触。
本发明每个搅拌筛分单元2上面均设有喷头，每一层搅拌筛分单元2上的多个喷头对应一个总的水流开关，水流开关控制水流的关闭、流通与水流流量的大小。
优选的，从上到下搅拌筛分单元2的筛子28的筛网网格依次减小。
优选的，从上到下搅拌筛分单元2的搅拌装置电机18的功率依次增大。
优选的，从上到下搅拌筛分单元2的筛子28的容积大小依次增大。
优选的，本发明所述搅拌筛分单元2通过固定螺丝固定在支架3上，当筛分完成后，松动固定螺丝，可将搅拌装置轻轻卸下，将搅拌装置里的样品烘干后可取出称重，计算百分比。
根据实际需要，本发明所述搅拌筛分单元2设置为5层以上。
本发明所述一级过滤装置13的网格直径大于二级过滤装置16的网格直径。
本发明的原理：筛分过程中不断有水流从喷头流入搅拌筛分单元2，搅拌刷子20不断旋转对水-土混合体不断搅拌，在搅拌过程中水流也不断对土样颗粒做功，有助于颗粒的分选，从而不断对土样进行筛分；第一层搅拌筛分单元2筛分后的土样通过泥水混合浆体排放管5流入到第二层的搅拌筛分单元2，进行搅拌二次筛分，同理经过第三层进行三次筛分，经过第四层进行四次筛分，并最终通过泥水混合浆体排放管5流入土样盛放回收装置7进行过滤回收。一级过滤装置13和二级过滤装置16原理相同，过滤装置电机11带动过过滤装置电机传动杆9旋转，过滤装置电机传动杆9带动过滤刷子27旋转，从而不断对过滤装置内层筛网25内的泥水混合浆体搅拌，搅拌可对过滤装置内层筛网25内的泥水混合浆体进行过滤，水流从过滤装置内层筛网25流出至过滤装置外壳10，通过水样回收管流至水样回收盒12中回收；而留在过滤装置内层筛网25中的泥水混合浆体在过滤刷子27不断旋转搅拌的作用下不断向前推移流入二级过滤装置16；经过一级过滤装置13和二级过滤装置16的两级过滤作用下，可大部分将泥水混合浆体中的水流过滤出回收。
本发明的有益效果：
（1）本发明适用性广，不仅适用于土样筛分，还可适用于其他颗粒的筛分，比如尾矿等散体颗粒的筛分实验；
（2）本发明的整个筛分过程基本实现了水筛和过滤的连续化、自动化，相比传统的人工水筛，效率提高很多，可以节省大量的人力和物力；
（3）本发明的筛分过程分为四道筛分程序，四道筛分程序同时进行，基本能实现多个粒径的一次性筛分；
（4）本发明可以对筛分完成的样品和水进行过滤，能对水和样品大部分回收，经济、节约、环保。
附图说明
图1 本发明装置结构示意图。
图2 本发明所述搅拌筛分单元及土样盛放装置结构示意图。
图3 本发明所述搅拌筛分单元结构示意图。
图4 本发明液压装置结构示意图。
图5 本发明过滤装置示意图。
图中：1-待筛分土样盛放盒；2-搅拌筛分单元；3-支架；4-进水管；5-泥水混合浆体排放管；6-搅拌装置；7-土样盛放回收装置；8-水样回收管；9-过滤装置电机传动杆；10-过滤装置外壳；11-过滤装置电机；12-水样回收盒；13-一级过滤装置；14-土样盛放盒；15-已筛分土样排放管；16-二级过滤装置；17-液压提升装置；18-搅拌装置电机；19-搅拌电机传动杆；20-搅拌刷子；21-液压缸；22-活塞；23-液压支柱；24-液压支柱脚垫；25-过滤装置内层筛网；26-待筛分土样排放管；27-过滤刷子；28-筛子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于以下内容。
实施例1
本发明的目的在于提供一种土样自动水筛装置，全程自动化筛分，包括待筛分土样盛放盒1、多个搅拌筛分单元2、支架3、进水管4、泥水混合浆体排放管5、搅拌装置6、土样盛放回收装置7；搅拌筛分单元2从上到下呈金字塔状排列，第一层一个搅拌筛分单元2，第二层二个搅拌筛分单元2，第三层三个搅拌筛分单元2，第四层四个搅拌筛分单元2，相邻两层的搅拌筛分单元2错开排列，上一层的搅拌筛分单元2通过人字形的泥水混合浆体排放管5与位于其下方的两个相邻搅拌筛分单元2连通；待筛分土样盛放盒1位于最上面一层的搅拌筛分单元2的上方，通过待筛分土样排放管26与搅拌筛分单元2连通，最下面一层的搅拌筛分单元2通过泥水混合浆体排放管5与土样盛放回收装置7的一级过滤装置13连通；每个搅拌筛分单元2上方均设有喷头，喷头与进水管4连通；待筛分土样盛放盒1、搅拌筛分单元2、土样盛放回收装置7通过支架3进行固定；搅拌筛分单元2包括液压提升装置17、搅拌装置电机18、搅拌电机传动杆19、搅拌刷子20、筛子28，搅拌装置电机18与搅拌电机传动杆19连接，搅拌电机传动杆19下端设有搅拌刷子20，搅拌刷子20位于筛子28内；液压提升装置17包括液压缸21、活塞22、液压支柱23、液压支柱脚垫24，液压缸21固定在液压支柱23上，液压支柱23通过液压支柱脚垫24固定在支架上，液压缸21上端安装有活塞22，活塞22通过传动杆与搅拌装置电机18连接，活塞22上下运动带动搅拌装置电机18升降，搅拌装置电机18上下升降带动搅拌电机传动杆19下端的搅拌刷子20上下升降，可以使搅拌更充分，提高搅拌效率；土样盛放回收装置7包括水样回收管8、水样回收盒12、一级过滤装置13、土样盛放盒14、已筛分土样排放管15、二级过滤装置16；一级过滤装置13的上面与最下面一层搅拌筛分单元2连通，一级过滤装置13的下面与二级过滤装置16连通；一级过滤装置13与土样盛放盒14连通，一级过滤装置13、二级过滤装置16的下端均与水样回收盒12连通；一级过滤装置13和二级过滤装置16结构相同包括过滤装置电机传动杆9、过滤装置电机11、过滤装置内层筛网25、过滤刷子27、过滤装置外壳10；过滤装置电机11通过过滤装置电机传动杆9与过滤刷子27连接，过滤装置外壳10的内部设有过滤装置内层筛网25，过滤刷子27位于过滤装置外壳10内部，过滤刷子27的刷毛与内层筛网25接触；每个搅拌筛分单元2上面均设有喷头，每一层搅拌筛分单元2上的多个喷头对应一个总的水流开关，所有的喷头对应一个总的阀门，水流开关控制水流的关闭、流通与水流流量的大小。
本实施例中第一层搅拌筛分单元2的筛子28的筛网网格大小为0.5mm，第二层为0.25mm第三层为0.1mm第四层为0.075mm；从上到下，第一层、第二层、第三层、第四层中搅拌装置电机18的功率依次为145W、210W、313W和390W；从上到下，第一层、第二层、第三层、第四层中搅拌筛分单元2的筛子29的容积大小依次为0.8L、1.2L、1.9L和3.5L。（给出具体的值）
一级过滤装置13的网格直径为0.053mm，二级过滤装置16的网格直径为0.04mm。
本实施例所述搅拌筛分单元2通过固定螺丝固定在支架3上，当筛分完成后，松动固定螺丝30，可将搅拌装置轻轻卸下，将搅拌装置里的样品烘干后可取出称重，计算百分比。
下面结合使用过程对本实施例进一步详细说明：
将待筛分土样放入待筛分土样盛放盒1里，土样通过待筛分土样排放管26流入第一层搅拌筛分单元2中，打开第一层的水流开关。接通搅拌装置电源，搅拌装置电机18开始工作搅拌，筛分过程中不断有水流从喷头流入搅拌筛分单元2，搅拌刷子20不断旋转对水-土混合体不断搅拌，在搅拌过程中水流也不断对土样颗粒做功，有助于颗粒的分选，从而不断对土样进行筛分；第一层搅拌筛分单元2筛分后的土样通过泥水混合浆体排放管5流入到第二层的搅拌筛分单元2，进行搅拌二次筛分，同理经过第三层进行三次筛分，经过第四层进行四次筛分，并最终通过泥水混合浆体排放管5流入土样盛放回收装置7进行过滤回收。一级过滤装置13和二级过滤装置16原理相同，过滤装置电机11带动过过滤装置电机传动杆9旋转，过滤装置电机传动杆9带动过滤刷子27旋转，从而不断对过滤装置内层筛网25内的泥水混合浆体搅拌，搅拌可对过滤装置内层筛网25内的泥水混合浆体进行过滤，水流从过滤装置内层筛网25流出至过滤装置外壳10，通过水样回收管流至水样回收盒12中回收；而留在过滤装置内层筛网25中的泥水混合浆体在过滤刷子27不断旋转搅拌的作用下不断向前推移流入二级过滤装置16；经过一级过滤装置13和二级过滤装置16的两级过滤作用下，可大部分将泥水混合浆体中的水流过滤出回收。
实施例2
本实施例结构与实施例1相同，不同在于将设置了第5层，第五层上有5个搅拌筛分单元2 。
Claims (8)
1.一种土样自动水筛装置，其特征在于：包括待筛分土样盛放盒（1）、多个搅拌筛分单元（2）、支架（3）、进水管（4）、泥水混合浆体排放管（5）、搅拌装置（6）、土样盛放回收装置（7）；搅拌筛分单元（2）从上到下呈金字塔状排列，第一层一个搅拌筛分单元（2），第二层二个搅拌筛分单元（2），第三层三个搅拌筛分单元（2），第四层四个搅拌筛分单元（2），相邻两层的搅拌筛分单元（2）错开排列，上一层的搅拌筛分单元（2）通过人字形的泥水混合浆体排放管（5）与位于其下方的两个相邻搅拌筛分单元（2）连通；待筛分土样盛放盒（1）位于最上面一层的搅拌筛分单元（2）的上方，通过待筛分土样排放管（26）与搅拌筛分单元（2）连通，最下面一层的搅拌筛分单元（2）通过泥水混合浆体排放管（5）与土样盛放回收装置（7）的一级过滤装置（13）连通；每个搅拌筛分单元（2）上方均设有喷头，喷头与进水管（4）连通；待筛分土样盛放盒（1）、搅拌筛分单元（2）、土样盛放回收装置（7）通过支架（3）进行固定；
搅拌筛分单元（2）包括液压提升装置（17）、搅拌装置电机（18）、搅拌电机传动杆（19）、搅拌刷子（20）、筛子（28），搅拌装置电机（18）与搅拌电机传动杆（19）连接，搅拌电机传动杆（19）下端设有搅拌刷子（20），搅拌刷子（20）位于筛子（28）内；液压提升装置（17）包括液压缸（21）、活塞（22）、液压支柱（23）、液压支柱脚垫（24），液压缸（21）固定在液压支柱（23）上，液压支柱（23）通过液压支柱脚垫（24）固定在支架上，液压缸（21）上端安装有活塞（22），活塞（22）通过传动杆与搅拌装置电机（18）连接，活塞（22）上下运动带动搅拌装置电机（18）升降，搅拌装置电机（18）上下升降带动搅拌电机传动杆（19）下端的搅拌刷子（20）上下升降；
土样盛放回收装置（7）包括水样回收管（8）、水样回收盒（12）、一级过滤装置（13）、土样盛放盒（14）、已筛分土样排放管（15）、二级过滤装置（16）；一级过滤装置（13）的上面与最下面一层搅拌筛分单元（2）连通，一级过滤装置（13）的下面与二级过滤装置（16）连通；一级过滤装置（13）与土样盛放盒（14）连通，一级过滤装置（13）、二级过滤装置（16）的下端均与水样回收盒（12）连通；
一级过滤装置（13）和二级过滤装置（16）结构相同包括过滤装置电机传动杆（9）、过滤装置电机（11）、过滤装置内层筛网（25）、过滤刷子（27）、过滤装置外壳（10）；过滤装置电机（11）通过过滤装置电机传动杆（9）与过滤刷子（27）连接，过滤装置外壳（10）的内部设有过滤装置内层筛网（25），过滤刷子（27）位于过滤装置外壳（10）内部，过滤刷子（27）的刷毛与内层筛网（25）接触。
2.根据权利要求1所述土样自动水筛装置，其特征在于：每个搅拌筛分单元（2）上面均设有喷头，每一层搅拌筛分单元（2）上的多个喷头对应一个总的水流开关。
3.根据权利要求1所述土样自动水筛装置，其特征在于：从上到下搅拌筛分单元（2）的筛子（28）的筛网网格依次减小。
4.根据权利要求1所述土样自动水筛装置，其特征在于：从上到下搅拌筛分单元（2）的搅拌装置电机（18）的功率依次增大。
5.根据权利要求1所述土样自动水筛装置，其特征在于：从上到下搅拌筛分单元（2）的筛子（28）的容积大小依次增大。
6.根据权利要求1所述土样自动水筛装置，其特征在于：搅拌筛分单元（2）通过固定螺丝固定在支架（3）上。
7.根据权利要求1~6任意一项所述土样自动水筛装置，其特征在于：搅拌筛分单元（2）设置为5层以上。
8.根据权利要求7所述土样自动水筛装置，其特征在于：一级过滤装置（13）的网格直径大于二级过滤装置（16）的网格直径。
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2017
- 2017-12-25 CN CN201711418957.8A patent/CN108262259B/zh active Active
Patent Citations (6)
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