CN110057626A - 一种气动式粉料取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动式粉料取样器，包括用于从空气输送料槽采集样品的取样部分、用于输送样品的输送部分和用于收集样品的集料部分。取样部分包括取样管、设在取样管右端的气缸和设在取样管外壁上的法兰，取样管的取样段上开有取样孔。输送部分包括软管，其下端插入到集料部分内。取样管内设有活塞杆，所述活塞杆上设有第一活塞与第二活塞，第一活塞与第二活塞之间的空隙宽度大于取样孔的孔径。活塞杆的右端与气缸的活塞杆连接，能够在气缸活塞杆的推动下在取样管内沿取样管的轴线做直线往复运动。本发明用于粉料的样品采集，具有采样速度快，自动化程度高和采样精度高的特点。

Description

一种气动式粉料取样器

技术领域

本发明涉及水泥生产中粉料样品采集的技术领域，尤其是涉及一种气动式粉料取样器。

背景技术

由石灰质原料、黏土质原料及少量校正原料（有时还加入矿化剂、晶种等，立窑生产时还要加煤）按比例配合，粉磨到一定细度的物料，称为水泥生料，其化学成分随水泥品种、原料和燃料质量、生产方法、窑型及其他生产条件的不同而有所不同。

水泥生料中各成分的配比直接关系到最终的熟料质量，因此需要对其进行检测并及时进行调整，因为水泥生产工艺是连续性很强的过程，生料配比出现误差会极大的影响最终产品的品质。

目前，水泥生料的样品采集人工采集和自动取料两种方式，人工采集的采集速度快，但是样品的代表性较差，化验结果不能很好地指导后续工作，而且在取样时，粉尘容易从取样口溢出，造成粉尘无组织排放，一方面造成粉尘污染，恶化了工作环境，另一方面粉尘溢出时工作人员会下意识的躲闪，导致无法多点采样，样品的代表性会进一步下降。

自动取料目前主要以螺旋式的采样器为主，采样过程包括清料 → 间隔 → 取样→ 间隔四个阶段，以生产中的一组实际参数为例：清料时间7min，间隔时间5.8min，取样时间12s，单次采样的总工作时间21min，每取一次样品，需要耗费的时间为12.9min。工作人员根据取样结果调整水泥生料的配比，调整完成后的样品会在下一次采样中进行采样，即采样结果总是滞后于配比调整，因此取样的代表性也非常差，以滞后对数据指导生产，会对质量控制产生误导，导致水泥生料的合格率一致偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种气动式粉料取样器，该气动式粉料取样器能够有效缩短样品的采集时间，使采样结果能够与生料的配比调整相匹配，提高水泥生料的合格率。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种气动式粉料取样器，包括用于从空气输送料槽采集样品的取样部分、用于输送样品的输送部分和用于收集样品的集料部分；

所述取样部分包括取样管、设在取样管右端的气缸和设在取样管外壁上的法兰；

所述取样管位于法兰左侧的部分为取样段，位于法兰右侧的部分为运输段；

所述取样管的取样段上开有取样孔；

所述输送部分包括软管，所述软管的上端与取样管的运输段连接，下端插入到集料部分内；

所述取样管内设有活塞杆，所述活塞杆上设有第一活塞与第二活塞，所述第一活塞与第二活塞之间的空隙宽度大于取样孔的孔径；

所述活塞杆的右端与气缸的活塞杆连接，能够在气缸活塞杆的推动下在取样管内沿取样管的轴线做直线往复运动；

还包括用于驱动气缸动作的控制系统。

通过采用上述技术方案，本发明给出了一种新的水泥生料的采样方式，区别于电机与螺旋采样的组合方式，本发明采用了气缸加双活塞的采样方式，通过两个活塞在取样管内往复运动实现采样。工作时，样品通过取样孔进入两个活塞之间，然后在活塞对推动下移动，最终经过软管落到集料部分内。活塞在取样管内移动时就能够直接完成清料工作，能够将清料时间直接缩短到几秒钟，可以有效提高采样结果与生料配比调整之间的匹配度，调整后的生料能够立即进行采样工作，样品的代表性更强，水泥生料的合格率也更高。从成本考虑，气缸的采购成本和使用成本远低于电机，长时间工作在高温和粉尘环境中也不会出现烧坏，使用寿命更长，更换起来也更加方便。

本发明进一步设置为：所述取样管取样段的左端开有清料口。

通过采用上述技术方案，清料过程中，活塞移动到取样管的最左端时不再移动，取样管内的残留从清料口掉落，这样能够最大限度的降低上一次样品对下一次样品的干扰，保证样品检测结果的准确性。

本发明进一步设置为：所述取样孔的数量为两个以上，两个以上所述取样孔沿取样管取样段的轴线间隔设置。

通过采用上述技术方案，样品通过多个取样孔掉落到两个活塞之间，一方面能够避免单个取样孔发生堵塞导致取样失败，另一方面多点取样的准确性更高，能够提高样品的代表性，进而保证样品检测结果的准确性。

本发明进一步设置为：所述取样管的运输段上设有连管，所述连管的轴线垂直于取样管的轴线；

所述软管的上端套在连管上。

通过采用上述技术方案，软管直接套在连管上，更换起来更加方便，在不同的地点使用时，可以自行更换合适长度的软管。

本发明进一步设置为：所述集料部分包括上端为开放端的集料桶；

所述软管的下端位于集料桶内。

通过采用上述技术方案，采集到的样品直接掉落到集料桶内，并且软管与集料桶没有连接，工作人员可以迅速将集料桶内的样品送到实验室进行检测并根据检测结果调整生料配比，这样能够最大限度的缩短采样与调整之间的间隔时间，进而保证样品检测结果的准确性。

本发明进一步设置为：所述第一活塞的侧面上设有第一密封，所述第二活塞的侧面上设有第二密封；

所述第一密封位于第一活塞的侧面与取样管内壁之间并同时与二者接触；

所述第二密封位于第一活塞的侧面与取样管内壁之间并同时与二者接触。

通过采用上述技术方案，第一密封和第二密封能够起到润滑和密封作用，一方面避免第一活塞与活塞与取样管之间接触，造成过度磨损，另一方面还能够在清料和运输的过程中将附着在取样管内壁上的样品刮下来，避免样品之间相互掺杂造成的检测结果偏差。

本发明进一步设置为：所述控制系统包括控制器和电磁阀；

所述电磁阀的输入端与外接气源连接，所述电磁阀的两个输出端分别与气缸的两个控制端连接，所述电磁阀的控制端与控制器的控制信号输出端连接。

通过采用上述技术方案，本发明给出了一种控制系统的具体结构，控制器根据设定的程序驱动电磁阀动作，进而使气缸完成伸缩动作，从而实现清料与样品采集，这样能够实现样品的自动化定期采集，能够有效降低采样难度，提高采样效率，避免漏采。

本发明进一步设置为：所述取样管的取样段上套有套管，所述套管上设有与法兰相匹配的连接法兰。

通过采用上述技术方案，本发明在取样管上增设一个套管和连接法兰，这样可以将套管直接固定在空气输送斜槽上，取样管与套管通过法兰与连接法兰连接，维护、检修和更换时可以直接将取样管等取下来，更加方便。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.本发明给出了一种新的水泥生料的采样方式，区别于电机与螺旋采样的组合方式，本发明采用了气缸加双活塞的采样方式，通过两个活塞在取样管内往复运动实现采样。工作时，样品通过取样孔进入两个活塞之间，然后在活塞对推动下移动，最终经过软管落到集料部分内。活塞在取样管内移动时就能够直接完成清料工作，能够将清料时间直接缩短到几秒钟，可以有效提高采样结果与生料的配比调整的匹配度，调整后的生料能够立即进行采样工作，样品的代表性更强，水泥生料的合格率也更高。

2.从成本考虑，气缸的采购成本和使用成本远低于电机，长时间工作在高温和粉尘环境中也不会出现烧坏，使用寿命更长，并且气缸的重量更轻，更换时一个维修人员就能够轻松完成，更换更加方便。

3.使用过程中，第一活塞和第二活塞能够将空气输送斜槽与集料桶隔离，空气输送斜槽不论是正压状态还是负压状态，都不会影响到集料桶内的气压，这样软管与集料桶就不需要密闭，采样完成后能够将集料桶内的样品迅速送到实验室进行检测，能够有效缩短采样与检测中间的间隔时间，进而保证样品检测结果的准确性。

4.本发明中的第一活塞和第二活塞在往复移动的过程中，其侧壁上的第一密封和第二密封会将取样管内壁上的样品刮下来，完成样品的转移和清料。清料过程能够缩短到几秒钟，和螺旋式取样机需要5-7分钟时间进行清料相比，清料时间明显缩短，这样可以有效提高采样结果与生料配比调整之间的匹配度，调整后的生料能够立即进行采样工作，样品的代表性更强，水泥生料的合格率也更高。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1中A部分的局部放大示意图。

图3是清料时第一活塞和第二活塞的位置示意图。

图4是采样时第一活塞和第二活塞的位置示意图。

图5是卸料时第一活塞和第二活塞的位置示意图。

图6是本发明控制系统对电路连接示意图。

图7是电磁阀的第一种工作状态示意图。

图8是电磁阀的第二种工作状态示意图。

图中，11、取样管；12、气缸；13、法兰；14、取样孔；21、软管；31、活塞杆；32、第一活塞；33、第二活塞；4、清料口；5、连管；6、集料桶；71、第一密封；72、第二密封；81、控制器；82、电磁阀；91、套管；92、连接法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种气动式粉料取样器，包括取样部分、输送部分、集料部分和控制系统四个部分。

取样部分的主体为取样管11，取样管11为圆管，其外表面上焊接有一个法兰13，为了描述的更加方便，此处规定取样管11水平放置，其轴线平行于水平面。法兰13将取样管11分为两段，位于法兰13左侧的部分为取样段，右侧的部分为运输段。取样管11的取样段上套有一节套管91，套管91的右端焊接有一个连接法兰92，连接法兰92与法兰13配套，其直径、厚度与连接孔均相同，安装时套管91焊接在空气输送斜槽上，取样管11与套管91法兰连接。

取样管11的取样段上开有多个取样孔14，多个取样孔14沿取样管11的轴线设置，相邻取样孔14之间的距离相等。 取样管11取样段的左端面上还开有一个清料口4，清料口4与取样段的左端面连通。清料口4的其中一条轴线垂直于取样管11的轴线，同时该条轴线平行于取样孔14的轴线，也就是说取样孔14和清料口4分别位于取样管11的最高点处和最低点处。

取样管11的运输段上焊接有一节连管5，连管5与取样管11的运输段连通，其轴线垂直于取样管11的轴线，样品进入到取样管11的运输段后，会从连管5中流出。当然，受限于安装环境时，连管5也可以适当倾斜。

输送部分包括一节软管21，软管21的上端套在连管5上，为了固定的更加稳固，可以在软管21与连管5的连接处增加一个卡箍。

集料部分包括集料桶6，集料桶6由一个底面和固定在底面上的侧壁组成，集料桶6的上端为开放端。集料桶6放置在地面或者取样平台上，软管21的下端位于集料桶6内。

取样管11的最右端上法兰连接有一个气缸12，气缸12的活塞杆伸入到取样管11内。取样管11内还放置有一个第一活塞32和一个第二活塞33，第一活塞32和第二活塞33能够在取样管11内自由滑动。气缸12的活塞杆上连接有一根活塞杆31，第一活塞32和第二活塞33均固定在活塞杆31上，能够在活塞杆31的带动下在取样管11内滑动。第一活塞32与第二活塞33不接触，二者之间有一个缝隙，该缝隙的宽度大于取样孔14的孔径，可以保证样品量，避免采样过少。

第一活塞32的侧面上开有凹槽，第一密封71套在第一活塞32的侧面上并位于凹槽内。第一活塞32的侧面上同样开有凹槽，第二密封72套在第一活塞32的侧面上并且也位于凹槽内。第一密封71和第二密封72与取样管11的内壁接触，工作过程中随着第一活塞32和第二活塞33的移动而移动。

参考图3，清料时第一活塞32被推出取样管11，第二活塞33位于取样管11内。第一活塞32负责将取样管11内的水泥生料推出，第二活塞33负责将残留在第一活塞32与第二活塞33之间的水泥生料推出，相应的第二活塞33需要越过清料口4，当残留的水泥生料对结果影响有限时，清料时第一活塞32也可以停留在取样管11内。

参考图4，取样时第一活塞32和第二活塞33向靠近气缸12的方向移动，水泥生料通过取样孔14落到二者之间。

参考图5，卸料时第一活塞32和第二活塞33分别移动到连管5的两侧，二者时间的水泥生料通过连管5流出。

参考图1和图6，控制系统由控制器81和电磁阀82等组成，其中控制器81采用80C51单片机，当然，同类型的诸如STC12C系列、MCS-51系列的其他产品也可以。电磁阀82为二位三通型，如果考虑到后续的多动作，其他多位多通型的电磁阀也可以考虑使用。

图6为实际的电路连接示意图，断路器闭合时电源灯亮起，此时表明电路接通。闭合开关时工作灯亮起，控制器81和电磁阀82进入工作状态。

控制器81和电磁阀82等均安装在控制柜中，外部电源接入控制柜后连接在电闸上，控制器81和电磁阀82等的电源线与控制柜内的电闸连接。

参照图7和图8，电磁阀82的输入端与外接气源连接，作为动力输入，气缸12的两个控制端上分别连接有一个气动接头，这两个气动接头分别与电磁阀82的两个输出端连接。电磁阀82的控制端与控制器81连接，控制器81给出工作信号时，电磁阀82内的电磁铁动作，其两个输出端的状态对调，驱动气缸12进行相应的动作。

本实施例的实施原理为：

根据取样要求在空气输送斜槽或者其他设备上打孔，然后将套管91塞到打好的孔内，然后将二者焊住，焊接的位置可以是套管91与开孔的结合处或者连接法兰92边缘与空气输送斜槽或者其他设备的贴合处。

接着将取样管11塞到套管91内并用螺栓将法兰13固定到连接法兰92上，然后将软管21套到连管5上并用卡箍固定，将集料桶6放在地面或者取样平台上，再次将控制系统安装在套管91附近的设备外壁上或者安装台上，最后将动力线、气线、外接气源和信号线等接通。

工作时，控制器81根据内置的程序发出工作信号：

清料：气缸12动作，通过活塞杆31带动第一活塞32和第二活塞33向远离气缸12的方向移动，第一活塞32将取样管11内的水泥生粉从取样管11的左端推出去，第二活塞33将位于第一活塞32和第二活塞33之间的水泥生粉从清料口4推出去。

取样：电磁阀82动作，气缸12反向动作，拉动活塞杆31并带动第一活塞32和第二活塞33向靠近气缸12的方向移动，该过程中，水泥生粉通过取样孔14落到第一活塞32与第二活塞33之间并随之一起运动。

落料：第一活塞32与第二活塞33之间的水泥生料从连管5落到软管21内，最终滑落到集料桶6内。

工作人员将集料桶6内的水泥生料样品送到实验室内进行化验，根据化验结果调整水泥生料中各成分对配比。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气动式粉料取样器，其特征在于：包括用于从空气输送料槽采集样品的取样部分、用于输送样品的输送部分和用于收集样品的集料部分；

所述取样部分包括取样管（11）、设在取样管（11）右端的气缸（12）和设在取样管（11）外壁上的法兰（13）；

所述取样管（11）位于法兰（13）左侧的部分为取样段，位于法兰（13）右侧的部分为运输段；

所述取样管（11）的取样段上开有取样孔（14）；

所述输送部分包括软管（21），所述软管（21）的上端与取样管（11）的运输段连接，下端插入到集料部分内；

所述取样管（11）内设有活塞杆（31），所述活塞杆（31）上设有第一活塞（32）与第二活塞（33），所述第一活塞（32）与第二活塞（33）之间的空隙宽度大于取样孔（14）的孔径；

所述活塞杆（31）的右端与气缸（12）的活塞杆连接，能够在气缸（12）活塞杆的推动下在取样管（11）内沿取样管（11）的轴线做直线往复运动；

还包括用于驱动气缸（12）动作的控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种气动式粉料取样器，其特征在于：所述取样管（11）取样段的左端开有清料口（4）。

3.根据权利要求1所述的一种气动式粉料取样器，其特征在于：所述取样孔（14）的数量为两个以上，两个以上所述取样孔（14）沿取样管（11）取样段的轴线间隔设置。

4.根据权利要求1所述的一种气动式粉料取样器，其特征在于：所述取样管（11）的运输段上设有连管（5），所述连管（5）的轴线垂直于与取样管（11）的轴线；

所述软管（21）的上端套在连管（5）上。

5.根据权利要求1所述的一种气动式粉料取样器，其特征在于：所述集料部分包括上端为开放端的集料桶（6）；

所述软管（21）的下端位于集料桶（6）内。

6.根据权利要求1所述的一种气动式粉料取样器，其特征在于：所述第一活塞（32）的侧面上设有第一密封（71），所述第二活塞（33）的侧面上设有第二密封（72）；

所述第一密封（71）位于第一活塞（32）的侧面与取样管（11）内壁之间并同时与二者接触；

所述第二密封（72）位于第二活塞（33）的侧面与取样管（11）内壁之间并同时与二者接触。

7.根据权利要求1所述的一种气动式粉料取样器，其特征在于：所述控制系统包括控制器（81）和电磁阀（82）；

所述电磁阀（82）的输入端与外接气源连接，所述电磁阀（82）的两个输出端分别与气缸（12）的两个控制端连接，所述电磁阀（82）的控制端与控制器（81）的控制信号输出端连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种气动式粉料取样器，其特征在于：所述取样管（11）的取样段上套有套管（91），所述套管（91）上设有与法兰（13）相匹配的连接法兰（92）。