CN111693340A - 一种旋转式圆锥取样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转式圆锥取样装置及方法，包括支架、安装在支架上的动力机构，在支架上安装有呈正锥形的旋转取样锥，所述旋转取样锥传动连接至动力机构，在动力机构的作用下旋转；在支架上于旋转取样锥的底部周围旋绕安装有收集缩分槽，并于收集缩分槽上开设有样品收集管和余样收集管。本装置实现了机械自动化的矿料混匀分样缩分的工作，其混匀效果好、混匀度均匀、缩分矿样效率高，取代了人工分样取样的工作，节省了人力成本，缩短了取样时间，且可适用的矿种多种多样，可根据矿样实际调整取样口的大小，由此可见，本发明具有结构简单、功能多样、取样缩分精度高、节能高效、适用性强、应用面广的优点。
Description
技术领域
本发明涉及固体矿粉和液体矿浆取样缩分领域，具体为一种旋转式圆锥取样装置及方法。
背景技术
取样是矿山开发与矿石利用过程中的一个重要环节，试样的代表性是决定取样工作有无价值的关键，化验结果的准确性很大程度上由取样环节所决定。
取出的矿样都需要经过进一步的加工才能满足后续各段工艺，矿样的的加工制备一般包括取样、筛分、破碎、混匀和缩分工序，常用的取样工艺主要是取样和混匀缩分工艺。
矿山露天开采时，常使用牙轮钻机进行探矿，对牙轮钻机排渣口排出的岩石颗粒采取，采取后进行工艺矿物学的分析，以确定矿岩界限和矿石自然类型及工业品级，为下一步的开采工作提供借鉴。
在实验室取样和矿山取样时，常会采用人工取样的取样方法，即试验人员或者工人采用取样铲等工具，大堆矿料中选取几个具有代表性的点，铲去矿料后使用一定方式混匀，从混匀的矿料中再选取某些矿料取样。
人工取样存在许多缺点，首先是劳动强度大，耗费时间，并且因此取样和缩分的精度不高，会影响到后续的分析和选矿工作。此外，取样现场的空气中会含有大量粉尘，在这样的环境下工作容易使人患有尘肺病、哮喘、耳鸣耳聋等职业病，不利于人身安全健康。
机械取样装置在一定使用范围内可以替换人工取样，是矿石取样工艺中必不可少的，取样装置的好坏会对矿山所取样品的精度产生重要影响。目前的机械取样装置功能单一，只能用于流动物料的采集，不能用于静止物料的采集，并且取样后缩分误差大、精度差，容易造成二次污染。现有的缩分装置虽然有使用类似圆锥体来对矿料或者矿浆分流，但是其圆锥不能够旋转，矿料经过圆锥时，只是起到简单分流的作用，不能够充分混匀，缩分矿样的精度不高。
发明内容
为解决上述现有技术存在的不足和缺陷，发明人经过研发试验后，现提供一种旋转式圆锥取样装置，将取样和混匀缩分集中于一体，在满足矿山取样缩分要求的同时，提高取样缩分精度及取样效率。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下：
一种旋转式圆锥取样装置，包括支架、安装在支架上的动力机构，在支架上安装有呈正锥形的旋转取样锥，所述旋转取样锥传动连接至动力机构，在动力机构的作用下旋转；在支架上于旋转取样锥的底部周围旋绕安装有收集缩分槽，并于收集缩分槽上开设有样品收集管和余样收集管。
进一步的，所述动力机构包括安装在支架上的电机、减速机、传动轴和传动轴承座，其中：电机连接至减速机，减速机通过竖直的传动轴连接至旋转取样锥的顶端，所述传动轴的底部穿过安装在支架上位于旋转取样锥底部下方的传动轴承座进行稳定安装。
进一步的，所述旋转取样锥由顶部的实心顶和与实心顶一体或分体连接的圆锥壳体组成，所述实心顶的底面连接至所述传动轴。
进一步的，所述收集缩分槽呈圈状且呈倾斜分布，并于收集缩分槽的最高点处安装有样品收集管、最低点处安装有余样收集管。
进一步的，还包括给料密封结构，包括圆柱形壳体和给料锥斗，所述圆柱形壳体安装于收集缩分槽的外围，或于收集缩分槽的边缘上方对齐安装，所述给料锥斗位于旋转取样锥的锥顶正上方。
进一步的，所述圆柱形壳体上开设有透明的观察孔或观察窗。
进一步的，所述旋转取样锥的锥度开角范围在40°～80°之间，所述旋转取样锥的旋转速度在每分钟20～40转次之间。
进一步的，旋转取样锥的表面上开设有若干个凸起的半圆凸起，或若干条细小的凹槽或凸棱以锥顶为圆心径向分布。
进一步的，所述样品收集管的开口口径大小可调，收集缩分槽上于样品收集管的上方开设的开口下方安装有置于收集缩分槽和样品收集管的开口之间安装有可活动调节的调节挡板，并在收集缩分槽的外侧面上开设有相应的长条状缺口，调节挡板的操作手柄穿过所述缺口，调节挡板能在操作手柄的作用下在样品收集管的开口上方进行滑动调节，且所述调节挡板的端口边缘呈圆弧状，正表面上方刻有开闭尺寸参考刻度。
本发明的另一方面：提供了一种旋转式圆锥取样方法，矿料从旋转取样锥的正上方持续下料，矿料在旋转取样锥表面上产生摩擦后随旋转取样锥的转动而转动并逐步下滑，形成持续性地旋转下滑至收集缩分槽内，进入在收集缩分槽上的样品收集管内的部分矿料即为缩分取样后的矿样；未进入样品收集管的矿料沿收集缩分槽下滑出料。
本发明的工作原理介绍：待取样的矿样从本装置的正上方落下进料，矿料或矿浆被锥形的旋转取样锥的锥顶切分后与旋转取样锥的各方向的表面产生接触，此时，由于旋转取样锥处于旋转状态，落在锥面上的矿料在重力作用下与锥面直接接触，接触后受到锥面提供的横向的摩擦作用力，从而带动矿料产生斜向的位移，形成环形样品流，而矿料和矿料之间也会产生直接或间接的摩擦作用从而相互产生碰撞，不同厚度、不同速度、不同方向的矿料之间产生的位移量不等，不同粒径、不同密度的颗粒可以相互掺杂，相互混合。因此，矿料在旋转取样锥上从上至下后，经过了随机化的位移、混合，达到了混匀的效果，而从混匀后的矿料中，依靠旋转产生的均匀地随机性，混合充分的矿样在离心力和重力作用下均匀洒落在样品收集槽内，落入在样品收集管中的矿料随即完成了样品的分样、采集，而未落入样品收集管中的矿料则在收集缩分槽中进入到余样收集管中排除或收集。
本发明的有益效果为：
1.所取矿料落在旋转的圆锥上，通过旋转过程，矿料可以充分碰撞而后混合，均匀洒落在圆锥周边的收集槽内，因此，混匀度均匀，取得的样品具有很高的代表性。
2.缩分收集槽的设计结构科学合理，使用方便，依靠倾斜的设计，使剩余的矿样可以顺利排出，不会产生留存料而对下一步取样工作造成影响。此外，在矿样收集口周围设置挡板，挡板上标有不同缩分比的刻度，可以自由活动，通过调节精矿收集口的尺寸，来达到调节缩分比的目的，通过计算矿样收集口占收集槽的面积比，来调节矿样收集口的尺寸，从而调节缩分比，满足不同条件下对于缩分的要求。
3.通过旋转取样锥和缩分收集槽的组合，本装置可以实现矿料的分流、取样和缩分。装置不仅可以用于固体矿料的取样缩分，而且可以用于矿浆等固液混合体的取样缩分工作。
4.本发明的旋转式圆锥取样装置，利用电机带动旋转，实现了机械自动化的矿料混匀分样缩分的工作，其混匀效果好、混匀度均匀、缩分矿样效率高，取代了人工分样取样的工作，节省了人力成本，缩短了取样时间，且可适用的矿种多种多样，可根据矿样实际调整取样口的大小，由此可见，本发明具有结构简单、功能多样、取样缩分精度高、节能高效、适用性强、应用面广的优点。
附图说明
图1为一种旋转式圆锥取样装置在实施例1中的结构示意图；
图2为一种旋转式圆锥取样装置在实施例1中的立体结构示意图；
图3为一种旋转式圆锥取样装置在实施例1中的斜俯视图；
图4为一种旋转式圆锥取样装置在实施例2中的结构示意图；
图5为一种旋转式圆锥取样装置在实施例2中的立体结构示意图；
图6为一种旋转式圆锥取样装置的使用状态示意图；
图7、8为调节挡板的结构和操作示意图。
其中：
1—支架；
2—动力机构、21—传动轴承座、22—电机、23—减速机、24—传动轴；
3—旋转取样锥、31—实心顶、32—圆锥壳体、33—圆柱形壳体、34—给料锥斗、35—观察孔或观察窗、36—圆锥底部端盖；
4—收集缩分槽、41—样品收集管、42—余样收集管、43—调节挡板、44—操作手柄。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,用以较佳的实施例及附图配合详细的说明。
实施例1：如图1～2所示，本发明公开了一种旋转式圆锥取样装置，包括支架1、安装在支架1上的动力机构2，在支架1上安装有呈正锥形的旋转取样锥3，所述旋转取样锥3传动连接至动力机构2，在动力机构2的作用下旋转；在支架1上于旋转取样锥3的底部周围旋绕安装有收集缩分槽4，并于收集缩分槽4上开设有样品收集管41和余样收集管42。使用时，动力机构2启动，带动旋转取样锥3开始旋转，矿料从旋转取样锥3的正上方落入到旋转取样锥3上，随旋转取样锥3的运动产生旋转并在重力作用下下滑，进入围绕旋转取样锥3底部分布的收集缩分槽4内，并在收集缩分槽4内随机落入部分矿料到样品收集管41内，其余矿料从余样收集管42中回收。
实施例2：如图1～3所示，在实施例1的基础上，电机22连接至减速机23，减速机23通过竖直的传动轴24连接至旋转取样锥3的顶端，传动轴24的底部穿过安装在支架1上位于旋转取样锥3底部下方的传动轴承座21进行稳定安装，电机22提供动力输出，经过减速机23后以匀速的转速带动传动轴24转动，传动轴24通过传动轴承座21稳固的安装在支架1上，并延伸至旋转取样锥3的顶端进行传动，带动旋转取样锥3匀速转动，转动速度和旋转取样锥3的锥角角度根据实际矿料情况进行调整选用；优选地，旋转取样锥3由顶部的实心顶31和与实心顶31一体或分体连接的圆锥壳体32组成，实心顶31的底面连接至传动轴24的顶端，传动轴24带动实心顶31转动，实心顶31带动圆锥壳体32转动。矿料经过与旋转的圆锥壳体32接触后充分混合均匀，并落入收集缩分槽4内，收集缩分槽4呈圈状且呈倾斜分布，并于收集缩分槽4的最高点处安装有样品收集管41、最低点处安装有余样收集管42；经过圆锥壳体32混匀后的矿料在其旋转作用下随机部分跌落进样品收集管41内，未进入样品收集管41的矿料落在收集缩分槽4上，在重力作用下随其倾斜的表面滑入最低点处的余样收集管42内，完成剩余矿料的回收。
实际使用时，电机22为三相异步电动机，圆锥壳体32的底部与圆锥底部端盖36固定连接，传动轴24穿过圆锥底部端盖36并与之连接传动，实现装置的稳定运行；三相异步电机22和减速机23提供动力，通过传动轴24带动圆锥壳体32运动。矿料或者矿浆给料锥斗34上部倒入，经过给料锥斗34整流并且初步混合后，落入顶锥实心顶31和旋转的圆锥壳体32，矿物颗粒分散在圆锥壳体32表面，实现混匀和分样，矿料在重力和旋转离心力的作用下，均匀洒落在旋转圆锥周围的样品收集槽内，一部分样品从样品收集口排出完成样品收集；大部分样品会在重力作用下流入余样收集口内排出。等待一段时间后，样品和余样完成分离，同时样品收集槽内没有矿料的时候，取样和缩分工作完成。取样时，样品收集口的大小可以根据缩分比要求的不同而调节，灵活简便。当确定样品质量流量和需样质量后，通过改变样品收集口开孔面积占整个收集槽的面积比，来适应不同工艺缩分比的要求，达到要求。
实施例3：在实施例1或2的基础上，如图4～6所示，本装置还包括；圆柱形壳体33和给料锥斗34，所述圆柱形壳体33安装于收集缩分槽4的外围，或于收集缩分槽4的边缘上方对齐安装，所述给料锥斗34位于旋转取样锥3的锥顶正上方。圆柱形壳体33即当成了本装置的外壳，能防止矿料分样缩分过程中可能造成的矿料飞溅，也能作为安装给料锥斗34提供支撑的部件，给料锥斗34具有对矿料整流，起到初步混合的作用，还能保障混匀缩分进料时的位置和流量控制，进一步保障混匀均度和取样精度；圆柱形壳体33上开设有透明的观察孔或观察窗35。观察孔或观察窗35为若干个，用于在工作时观察内部的混匀缩分情况；
优选地：所述样品收集管41的开口口径大小可调，收集缩分槽4上于样品收集管41的上方开设的开口下方安装有置于收集缩分槽4和样品收集管41的开口之间安装有可活动调节的调节挡板43，并在收集缩分槽4的外侧面上开设有相应的长条状缺口，调节挡板的操作手柄44穿过所述缺口，调节挡板能在操作手柄的作用下在样品收集管41的开口上方进行滑动调节，且所述调节挡板的端口边缘呈圆弧状，正表面上方刻有开闭尺寸参考刻度。如此结构，可以通过调节挡板调整能够进入样品收集管41的开口大小，从而实现调整缩分比的功能。
优选地，旋转取样锥3的表面上开设有若干个凸起的半圆凸起，或若干条细小的凹槽或凸棱以锥顶为圆心径向分布；半圆凸起和凹槽或凸棱，能增加锥面和矿料之间的摩擦力，能提高混合的效率和均度；取样时，样品收集口的大小可以根据缩分比要求的不同而调节，灵活简便。本装置可以适用于矿山、冶金等行业的取样、混匀和缩分的工作，既可以用于实验室制样，来取代人工制样，也可以用于工业生产环节。该装置功能多样，灵活方便，取样缩分精度高，污染耗能小。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征、主要实施方式本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种旋转式圆锥取样装置，包括支架(1)、安装在支架(1)上的动力机构(2)，其特征在于，在支架(1)上安装有呈正锥形的旋转取样锥(3)，所述旋转取样锥(3)传动连接至动力机构(2)，在动力机构(2)的作用下旋转；在支架(1)上于旋转取样锥(3)的底部周围旋绕安装有收集缩分槽(4)，并于收集缩分槽(4)上开设有样品收集管(41)和余样收集管(42)。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，所述动力机构(2)包括安装在支架(1)上的电机(22)、减速机(23)、传动轴(24)和传动轴承座(21)，其中：电机(22)连接至减速机(23)，减速机(23)通过竖直的传动轴(24)连接至旋转取样锥(3)的顶端，所述传动轴(24)的底部穿过安装在支架(1)上位于旋转取样锥(3)底部下方的传动轴承座(21)进行稳定安装。
3.根据权利要求2所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，所述旋转取样锥(3)由顶部的实心顶(31)和与实心顶(31)一体或分体连接的圆锥壳体(32)组成，所述实心顶(31)的底面连接至所述传动轴(24)。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，所述收集缩分槽(4)呈圈状且呈倾斜分布，并于收集缩分槽(4)的最高点处安装有样品收集管(41)、最低点处安装有余样收集管(42)。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，还包括给料密封结构，包括圆柱形壳体(33)和给料锥斗(34)，所述圆柱形壳体(33)安装于收集缩分槽(4)的外围，或于收集缩分槽(4)的边缘上方对齐安装，所述给料锥斗(34)位于旋转取样锥(3)的锥顶正上方。
6.根据权利要求5所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，所述圆柱形壳体(33)上开设有透明的观察孔或观察窗(35)。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，所述旋转取样锥(3)的锥度开角范围在40°～80°之间，所述旋转取样锥(3)的旋转速度在每分钟20～40转次之间。
8.根据权利要求7所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，旋转取样锥(3)的表面上开设有若干个凸起的半圆凸起，或若干条细小的凹槽或凸棱以锥顶为圆心径向分布。
9.根据权利要求1所述的一种旋转式圆锥取样装置，其特征在于，所述样品收集管(41)的开口口径大小可调，收集缩分槽(4)上于样品收集管(41)的上方开设的开口下方安装有置于收集缩分槽(4)和样品收集管(41)的开口之间安装有可活动调节的调节挡板(43)，并在收集缩分槽(4)的外侧面上开设有相应的长条状缺口，调节挡板的操作手柄(44)穿过所述缺口，调节挡板能在操作手柄的作用下在样品收集管(41)的开口上方进行滑动调节，且所述调节挡板的端口边缘呈圆弧状，正表面上方刻有开闭尺寸参考刻度。
10.一种旋转式圆锥取样方法，其特征在于，矿料从旋转取样锥的正上方持续下料，矿料在旋转取样锥表面上产生摩擦后随旋转取样锥的转动而转动并逐步下滑，形成持续性地旋转下滑至收集缩分槽内，进入在收集缩分槽上的样品收集管内的部分矿料即为缩分取样后的矿样；未进入样品收集管的矿料沿收集缩分槽下滑出料。
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