CN115805658B - 一种水泥砂浆搅拌实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泥砂浆搅拌实验装置，包括外壳，外壳内部的从前至后依次排列的搅拌实验区、防尘过渡区和设备区，外壳外部的控制面板、进料单元和进水单元；所述搅拌实验区与防尘过渡区之间设有设备墙，防尘过渡区与设备区之间设有可转动的防尘罩面，防尘罩面能转动到搅拌实验区的前面，用于防止搅拌水泥砂浆时的扬尘；所述搅拌实验区包括可升降的置物平台和搅拌器，置物平台连接在设备墙上，用于放置搅拌锅，搅拌器的搅拌桨能够伸入搅拌锅，搅拌其中的物料；进料单元和进水单元分别通过进料管和进水管伸入搅拌实验区并向搅拌锅内加料加水。

Description

一种水泥砂浆搅拌实验装置

技术领域

本发明属于水泥砂浆搅拌技术领域，具体涉及一种水泥砂浆搅拌实验装置。

背景技术

水泥是非常重要的建筑原料，我国城市建设、道路桥梁及隧道、铁路建设的规模庞大，对水泥的需求量巨大。水泥砂浆搅拌是水泥使用中的重要步骤，需要将水泥与水进行搅拌，目前该步骤主要有人工操作和大型机械操作两种，主要依据水泥的使用量而定，缺乏精准操作和记录的功能。随着现代建筑性能要求的不断提高，不同环境下使用的水泥会具有特殊性能方面的要求，例如比重、比容、细度、凝结时间、强度、体积安定性、水化热、稠度等不同指标需要达到更高或更低的水平，以适应特定需求。面对不同需求，本领域技术人员急切需要科学准确的实验装置对水泥砂浆搅拌进行系统研究，且要降低外界环境对水泥砂浆搅拌的干扰，得到准确可靠的实验数据，为后续研究提供良好基础。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种水泥砂浆搅拌实验装置，包括外壳，外壳内部的从前至后依次排列的搅拌实验区、防尘过渡区和设备区，外壳外部的控制面板、进料单元和进水单元；

所述搅拌实验区与防尘过渡区之间设有设备墙，防尘过渡区与设备区之间设有可转动的防尘罩面，防尘罩面能转动到搅拌实验区的前面，用于防止搅拌水泥砂浆时的扬尘；

所述搅拌实验区包括可升降的置物平台和搅拌器，置物平台连接在设备墙上，用于放置搅拌锅，搅拌器的搅拌桨能够伸入搅拌锅，搅拌其中的物料；进料单元和进水单元分别通过进料管和进水管伸入搅拌实验区并向搅拌锅内加料加水。

可选的，所述外壳的前半部分为半圆柱体，后半部分为长方体，且半圆柱体的侧面空置，露出搅拌实验区，便于从外壳的前端放置搅拌锅。

可选的，所述设备区设有相互连接的伺服驱动器、伺服电机和第一减速机，第一减速机的转轴处于设备区的顶部，并通过同步带连接传动轮，传动轮依次连接第二减速机和搅拌桨，传动轮和第二减速机处于搅拌实验区的顶部，实现伺服电机控制搅拌器的转动。

进一步可选的，所述第二减速机的上方设有顶板，用于隔离下方的搅拌区域和上方的传动轮等设备；所述顶板延伸至防尘过渡区，设备墙穿过顶板。

可选的，所述设备墙面对搅拌实验区的侧面为前侧面，面对设备区的侧面为后侧面，设备墙的前侧面设有升降机构，后侧面设有升降电机，升降电机穿过设备墙连接升降机构；

升降机构包括两个竖直的丝杆，丝杆连接置物平台的后端，升降电机通过带动丝杆转动，从而控制置物平台的升降；

所述丝杆的底端固定在长条形的第二丝杆架上，顶端贯穿第一丝杆架，且丝杆能够自由转动。

可选的，所述进料单元包括水泥料罐，水泥料罐的底部出口连接进料管，进料管上设有阀门，用于控制水泥料的投放量；

进水单元包括流量计，进水管上设有流量计，并连接水源，能控制水的加入量。

可选的，所述防尘罩面为圆弧形，顶板的下表面对应防尘罩面的位置设有滑槽，该滑槽是圆形的，搅拌实验区和防尘过渡区均处于该圆形内；

所述防尘罩面的顶部均匀设有若干个滑块，滑块卡接在滑槽内，滑块连接控制面板和永磁电机，用于控制防尘罩面的运动。

可选的，所述第一丝杆架和第二丝杆架的靠近进料管的一端为支点端，支点端的上方设有转动电机，转动电机连接竖直的转动杆，转动杆贯穿第一丝杆架，转动杆的底部固定在第二丝杆架上，转动电机驱动转动杆带领第一丝杆架和第二丝杆架以支点端为支点转动，丝杆、置物平台和搅拌锅一起转动，使得搅拌锅转动到进料管的下方，等待承接物料。

可选的，所述进料管上设有防尘盘，防尘盘为圆形，且水平放置，其直径与搅拌锅适配，且小于搅拌锅的锅口直径，使得防尘盘能进入搅拌锅；

防尘盘下方的进料管具有倾斜的弧度，即偏向一边，且进料管的底部出口为楔形，且设有可开合的盖板，用于控制进料管的出料。

进一步可选的，所述进料单元还包括第一转动升降电机，第一转动升降电机连接并控制进料单元转动和升降，进而带动进料管转动和升降。

本发明还提供一种新型进水管，可选的，所述进水管包括圆形总管和若干个分管，圆形总管的任意位置通过水管和流量计连接水源，分管竖直设置，且沿圆形总管的周向均匀设置，每个分管的顶端可拆卸地连通圆形总管，底部向外倾斜，分管的底端开口，用于出水；

圆形总管连接第二转动升降电机，使得第二转动升降电机通过圆形总管带动所有分管升降和转动。

可选的，所述搅拌实验区的底面为向前端倾斜的，即设备墙处的底面高于搅拌实验区前端的底面；

搅拌实验区前端的底面在对应搅拌实验区的滑槽的位置设有排水槽，即防尘罩面转到搅拌实验区时，其下方设有排水槽；

排水槽一端高，另一端低，低的一端设有排水孔和排水管，用于排出清洗水。

附图说明

图1为一种水泥砂浆搅拌实验装置的侧视结构示意图；

图2为一种水泥砂浆搅拌实验装置的正视结构示意图；

图3为一种水泥砂浆搅拌实验装置的俯视结构示意图；

图4为可转动的升降机构的结构示意图；

图5为进水管的结构示意图（省略了搅拌桨）。

附图中，1-外壳，2-搅拌实验区，3-防尘过渡区，4-设备区，5-控制面板，6-设备墙，7-防尘罩面，8-置物平台，9-搅拌锅，10-搅拌桨，11-进料管，12-进水管，13-伺服驱动器，14-伺服电机，15-第一减速机，16-同步带，17-传动轮，18-第二减速机，19-顶板，20-升降电机，21-丝杆，22-第一丝杆架，23-第二丝杆架，24-保护壳，25-固定卡圈，26-吸尘管，27-转动电机，28-转动杆，29-分管，30-圆形总管，31-扭力检测器，32-急停按钮，33-永磁电机。

具体实施方式

本实施例提供一种水泥砂浆搅拌实验装置，如图1-图5所示，包括外壳1，外壳1内部的从前至后依次排列的搅拌实验区2、防尘过渡区3和设备区4，外壳1外部的控制面板5、进料单元和进水单元；

所述搅拌实验区2与防尘过渡区3之间设有设备墙6，防尘过渡区3与设备区4之间设有可转动的防尘罩面7，防尘罩面7能转动到搅拌实验区2的前面，用于防止搅拌水泥砂浆时的扬尘；

所述搅拌实验区2包括可升降的置物平台8和搅拌器，置物平台8连接在设备墙6上，用于放置搅拌锅9，搅拌器的搅拌桨10能够伸入搅拌锅9，搅拌其中的物料；进料单元和进水单元分别通过进料管11和进水管12伸入搅拌实验区2并向搅拌锅9内加料加水。

可选的，所述外壳1的前半部分为半圆柱体，后半部分为长方体，且半圆柱体的侧面空置，露出搅拌实验区2，便于从外壳1的前端放置搅拌锅9。

进一步可选的，所述控制面板5、进料单元和进水单元均设在外壳1的上方；外壳1的后端设有可拆卸的方形后盖，便于维护设备区4的设备，方形后盖上设有电源线穿孔和散热口，分别用于穿出电源线和设备散热；

外壳1下方设置若干个橡胶支脚，稳定支撑外壳1。

可选的，所述设备区4设有相互连接的伺服驱动器13、伺服电机14和第一减速机15，第一减速机15的转轴处于设备区4的顶部，并通过同步带16连接传动轮17，传动轮17依次连接第二减速机18和搅拌桨10，传动轮17和第二减速机18处于搅拌实验区2的顶部，实现伺服电机14控制搅拌器的转动。

永磁电机33设在设备墙6的上方，永磁电机33电连接控制面板5和防尘罩面7的滑块，用于驱动防尘罩面7沿滑槽移动。

进一步可选的，所述第二减速机18的上方设有顶板19，用于隔离下方的搅拌区域和上方的传动轮17等设备；所述顶板19延伸至防尘过渡区3，设备墙6穿过顶板19。

可选的，所述设备墙6面对搅拌实验区2的侧面为前侧面，面对设备区4的侧面为后侧面，设备墙6的前侧面设有升降机构，后侧面设有升降电机20，升降电机20穿过设备墙6连接升降机构；

升降机构包括两个竖直的丝杆21，丝杆21连接置物平台8的后端，升降电机20通过带动丝杆21转动，从而控制置物平台8的升降。

进一步可选的，所述丝杆21的底端固定在长条形的第二丝杆架23上，顶端贯穿第一丝杆架22，且丝杆21能够自由转动；第一丝杆架22和第二丝杆架23的至少一端固定在设备墙6的前侧面，用于支撑丝杆21和置物平台8；升降电机20的头部穿过设备墙6，并连接两个丝杆21的顶端。此时，置物平台8能上下移动，不可转动。

优选的，所述设备墙6上还设有保护壳24，保护壳24能够将升降电机20的头部和第一丝杆架22罩住，从而保护升降电机20及防尘过渡区3免受扬尘影响。

进一步可选的，所述置物平台8的内部设有扭力检测器31，置物平台8对应放置搅拌锅9的位置设有固定卡圈25，即固定卡圈25设在置物平台8的前端；固定卡圈25内设有扭力检测器31的传感探头；实验时，搅拌锅9放置在固定卡圈25上，并被卡住锅底，当搅拌桨10搅拌物料时，扭力检测器31及其传感探头能够实时检测扭力。

可选的，所述搅拌实验区2的顶部设有进料通孔和进水通孔，分别用于进料管11和进水管12从外壳1顶部伸入搅拌实验区2；还可设置伸入搅拌实验区2的吸尘管26。一般进料通孔和进水通孔分别设在搅拌器的两侧。

可选的，所述进料单元包括水泥料罐，水泥料罐的底部出口连接进料管11，进料管11上设有阀门，用于控制水泥料的投放量；

进水单元包括流量计，进水管12上设有流量计，并连接水源，能控制水的加入量。

可选的，所述防尘罩面7为圆弧形，顶板19的下表面对应防尘罩面7的位置设有滑槽，该滑槽是圆形的，搅拌实验区2和防尘过渡区3均处于该圆形内；

所述防尘罩面7的顶部均匀设有若干个滑块，滑块卡接在滑槽内，滑块连接控制面板5和永磁电机33，用于控制防尘罩面7的运动；

防尘罩面7沿着滑槽转动，当防尘罩面7转到搅拌实验区2的前侧面时，整块防尘罩面7能够罩住外壳1的半圆柱体的空置的侧面，防止搅拌作业时扬尘或水泥飞溅到实验装置外部，防尘罩面7优选为玻璃、塑料等透明材质，能够实时观察实验情况；当防尘罩面7转动到防尘过渡区3与设备区4之间时，搅拌实验区2为敞开状态，可以拿取搅拌锅9，防尘罩面7防止粉尘进入设备区4。

所述置物平台8上升，使得搅拌桨10伸入搅拌锅9内，水泥料通过进料管11进入搅拌锅9，水通过进水管12进入搅拌锅9，搅拌桨10搅拌物料，得到水泥砂浆，扭力检测器31及其传感探头检测搅拌扭力。本发明巧妙设置了搅拌实验区2、防尘过渡区3和设备区4，搅拌实验区2的前端适应搅拌锅9的形状，设计成半圆柱的，节约了空间；搅拌实验区2与防尘过渡区3之间由设备墙6分隔，同时设备墙6上设置升降机构和置物平台8，便于搅拌制备水泥砂浆；防尘过渡区3和设备区4之间设有可转动的防尘罩面7，既能形成搅拌实验区2的前侧面，又能转到设备墙6后方，分隔防尘过渡区3与设备区4，进一步充分利用了空间，节约了占地。

为了应对进料时的粉尘扬尘问题，只有防尘罩面7的防护，只能防止粉尘向外部扬尘，但搅拌实验区2的扬尘问题还是无法解决，而且影响了水泥料的进料精度，进而影响实验结果的准确性。为了解决上述问题，本发明还提供以下进料优化方案。

可选的，所述第一丝杆架22和第二丝杆架23的靠近进料管11的一端为支点端，支点端的上方设有转动电机27，转动电机27连接竖直的转动杆28，转动杆28贯穿第一丝杆架22，转动杆28的底部固定在第二丝杆架23上，转动电机27驱动转动杆28带领第一丝杆架22和第二丝杆架23以支点端为支点转动，丝杆21、置物平台8和搅拌锅9一起转动，使得搅拌锅9转动到进料管11的下方，等待承接物料。

进一步可选的，所述升降电机20能够随第一丝杆架22的转动而在设备墙6的通孔内伸进或伸出，当搅拌锅9转动到进料管11的下方时，升降电机20控制丝杆21转动，并带动置物平台8和搅拌锅9向上移动，使得进料管11伸进搅拌锅9输入物料。

可选的，所述进料管11上设有防尘盘，防尘盘为圆形，且水平放置，其直径与搅拌锅9适配，且小于搅拌锅9的锅口直径，使得防尘盘能进入搅拌锅9；

防尘盘下方的进料管11具有倾斜的弧度，即偏向一边，且进料管11的底部出口为楔形，且设有可开合的盖板，用于控制进料管11的出料。

优选的，所述防尘盘的上表面设有橡胶垫；置物平台8内部设有称量装置。

进一步可选的，所述进料单元还包括第一转动升降电机，第一转动升降电机连接并控制进料单元转动和升降，进而带动进料管11转动和升降。

当需要水泥进料时，置物平台8和搅拌锅9如上所述转动到进料口的下方，第一转动升降电机带动进料单元和进料管11下降，使得进料管11和防尘盘进入到搅拌锅9的合适深度，进料管11转动，同时进料单元开始向搅拌锅9进料，使得进料均匀导入搅拌锅9内，防尘盘防止进料时的防尘，称量装置称量搅拌锅9内的物料重量，当重量达到实验要求时，进料单元停止进料，同时所述盖板关闭，防止进料管11内多余的水泥料进入搅拌锅9，提高进料准确度和精度。进料管11上升到防尘盘贴近搅拌实验区2的顶板19即可，防尘盘也发挥限位作用，防止进料管11上升过度而使得倾斜有弧度的进料管11部分被搅拌实验区2的顶板19卡蹭，橡胶垫可防止防尘盘刚性碰撞所述顶板19。升降电机20通过丝杆21带动置物平台8和搅拌锅9下降，转动电机27带动置物平台8转动归位到搅拌桨10的下方，升降电机20通过丝杆21提升置物平台8，使得搅拌桨10伸入搅拌锅9内的合适位置，准备进水后搅拌。

扭力检测器31和称量装置的电源线可以从升降电机20在设备墙6上的贯穿孔处穿出，与升降电机20的电源线，连接防尘过渡区3内的内置电源，或者三个电源线沿设备墙6向下，从所述实验装置的底部穿出，连接电源。

本发明还提供一种新型进水管12，可选的，所述进水管12包括圆形总管30和若干个分管29，圆形总管30的任意位置通过水管和流量计连接水源，分管29竖直设置，且沿圆形总管30的周向均匀设置，每个分管29的顶端可拆卸地连通圆形总管30，底部向外倾斜，分管29的底端开口，用于出水；

圆形总管30连接第二转动升降电机20，使得第二转动升降电机通过圆形总管30带动所有分管29升降和转动。

进一步可选的，所述圆形总管30的直径大于第二减速机18或传动轮17或搅拌桨10中较大的一个的直径，使得围成圆形的分管29在转动和/或升降时不会触碰第二减速机18、传动轮17和搅拌桨10；所有分管29的底端围成的圆形的直径小于搅拌锅9的锅口直径，使得所有分管29能进入搅拌锅9；

外壳1和顶板19上对应圆形总管30的位置均设有圆形的镂空缝隙，使得分管29穿过该镂空缝隙进入搅拌实验区2。

进一步可选的，所述第二转动升降电机的动力输出端通过连接杆连接圆形总管30，连接杆可以采用多种形式，例如倒置的伞形，伞柄连接第二转动升降电机，辐射状伞骨连接圆形总管30。

上述新式的进水管12，摒弃了传统单管进水的模式，多分管29进水更为均匀，对搅拌锅9内物料的冲击减少。具体的，圆形总管30总是处于外壳1外部，打开防尘罩面7，在安装搅拌桨10之后安装分管29，分管29的顶端从搅拌实验区2内部，依次穿过顶板19和外壳1上的圆形镂空缝隙，再连接圆形总管30。搅拌锅9进料完成后需要进水时，搅拌锅9上升到实验要求的位置，搅拌桨10伸入搅拌锅9内部，第二转动升降电机调整分管29的底端触碰或十分接近搅拌锅9的内壁，且处于水泥料的上方，当需要搅拌桨10沿搅拌锅9的一侧内壁搅拌时，为了防止搅拌桨10触碰分管29，分管29可以处于搅拌桨10上方，分管29底部的向外倾斜角度可以根据实验要求而调整。进水时，第二转动升降电机通过连接杆和圆形总管30带动所有分管29转动，水流通过倾斜的分管29流到搅拌锅9的内壁上，并贴壁流下，转动形式可采用向左转半圈/一圈，再向右转半圈/一圈，避免圆形总管30连接的水管过度缠绕，而且往返式的贴壁水流形成贴壁水膜，将搅拌锅9内壁上的水泥料冲下。进水完成后，第二转动升降电机提升分管29，搅拌桨10搅拌水泥砂浆。

可选的，所述搅拌实验区2的底面为向前端倾斜的，即设备墙6处的底面高于搅拌实验区2前端的底面；

搅拌实验区2前端的底面在对应搅拌实验区2的滑槽的位置设有排水槽，即防尘罩面7转到搅拌实验区2时，其下方设有排水槽；

排水槽一端高，另一端低，低的一端设有排水孔和排水管，用于排出清洗水；

实验结束后，取下搅拌锅9，所述分管29继续进水，并向搅拌实验区2的底面和防尘罩面7喷水，清洗实验时溅出的水泥砂浆，清洗水从底面和防尘罩面7流到排水槽内，再由排水孔和排水管排出。

可选的，所述控制面板5的内部设有控制器和集成电路，并通讯连接升降电机20、转动电机27、第一转动升降电机、第二转动升降电机、进料单元、进水单元、进料管11的盖板、伺服驱动器13、伺服电机14、第一减速机15、第二减速机18、扭力检测器31、称量装置、防尘罩面7的滑块，按照上述方式控制各个部件工作；还能在控制面板5上设置待机状态、搅拌时间、实验总时间，切换不同的搅拌模式，控制实验的开始和结束。

可选的，所述外壳1上设有急停按钮32，急停按钮32连接控制器和集成电路，用于在紧急情况下及时停止上述所有部件的运行，保证安全。

本发明所述的搅拌桨10和搅拌锅9符合JC/T681-1997标准，制备和搅拌水泥砂浆的实验符合GB/T7671-1999标准。

Claims (5)

1.一种水泥砂浆搅拌实验装置，其特征在于，包括外壳，外壳内部的从前至后依次排列的搅拌实验区、防尘过渡区和设备区，外壳外部的控制面板、进料单元和进水单元；

所述搅拌实验区与防尘过渡区之间设有设备墙，防尘过渡区与设备区之间设有可转动的防尘罩面，防尘罩面能转动到搅拌实验区的前面，用于防止搅拌水泥砂浆时的扬尘；当防尘罩面转动到防尘过渡区与设备区之间时，搅拌实验区为敞开状态，可以拿取搅拌锅，防尘罩面防止粉尘进入设备区；

所述搅拌实验区包括可升降的置物平台和搅拌器，置物平台连接在设备墙上，用于放置搅拌锅，搅拌器的搅拌桨能够伸入搅拌锅，搅拌其中的物料；进料单元和进水单元分别通过进料管和进水管伸入搅拌实验区并向搅拌锅内加料加水；

所述设备区设有相互连接的伺服驱动器、伺服电机和第一减速机，第一减速机的转轴处于设备区的顶部，并通过同步带连接传动轮，传动轮依次连接第二减速机和搅拌桨，传动轮和第二减速机处于搅拌实验区的顶部，实现伺服电机控制搅拌器的转动；

所述第二减速机的上方设有顶板，用于隔离下方的搅拌区域和上方的传动轮；所述顶板延伸至防尘过渡区，设备墙穿过顶板；

所述设备墙面对搅拌实验区的侧面为前侧面，面对设备区的侧面为后侧面，设备墙的前侧面设有升降机构，后侧面设有升降电机，升降电机穿过设备墙连接升降机构；

升降机构包括两个竖直的丝杆，丝杆连接置物平台的后端，升降电机通过带动丝杆转动，控制置物平台的升降；

所述丝杆的底端固定在长条形的第二丝杆架上，顶端贯穿第一丝杆架，且丝杆能够自由转动；

所述防尘罩面为圆弧形，顶板的下表面对应防尘罩面的位置设有滑槽，该滑槽是圆形的，搅拌实验区和防尘过渡区均处于该圆形内；

所述防尘罩面的顶部均匀设有若干个滑块，滑块卡接在滑槽内，滑块连接控制面板和永磁电机，用于控制防尘罩面的运动；

所述第一丝杆架和第二丝杆架的靠近进料管的一端为支点端，支点端的上方设有转动电机，转动电机连接竖直的转动杆，转动杆贯穿第一丝杆架，转动杆的底部固定在第二丝杆架上，转动电机驱动转动杆带领第一丝杆架和第二丝杆架以支点端为支点转动，丝杆、置物平台和搅拌锅一起转动，使得搅拌锅转动到进料管的下方，等待承接物料；

所述进料管上设有防尘盘，防尘盘为圆形，且水平放置，其直径与搅拌锅适配，且小于搅拌锅的锅口直径，使得防尘盘能进入搅拌锅；

防尘盘下方的进料管具有倾斜的弧度，偏向一边，且进料管的底部出口为楔形，且设有可开合的盖板，用于控制进料管的出料；

所述进料单元还包括第一转动升降电机，第一转动升降电机连接并控制进料单元转动和升降，进而带动进料管转动和升降。

2.根据权利要求1所述的水泥砂浆搅拌实验装置，其特征在于，所述外壳的前半部分为半圆柱体，后半部分为长方体，且半圆柱体的侧面空置，露出搅拌实验区，便于从外壳的前端放置搅拌锅。

3.根据权利要求1所述的水泥砂浆搅拌实验装置，其特征在于，所述进料单元包括水泥料罐，水泥料罐的底部出口连接进料管，进料管上设有阀门，用于控制水泥料的投放量；

进水单元包括流量计，进水管上设有流量计，并连接水源，能控制水的加入量。

4.根据权利要求3所述的水泥砂浆搅拌实验装置，其特征在于，所述进水管包括圆形总管和若干个分管，圆形总管的任意位置通过水管和流量计连接水源，分管竖直设置，且沿圆形总管的周向均匀设置，每个分管的顶端可拆卸地连通圆形总管，底部向外倾斜，分管的底端开口，用于出水；

圆形总管连接第二转动升降电机，使得第二转动升降电机通过圆形总管带动所有分管升降和转动。

5.根据权利要求4所述的水泥砂浆搅拌实验装置，其特征在于，所述搅拌实验区的底面为向前端倾斜的，设备墙处的底面高于搅拌实验区前端的底面；

搅拌实验区前端的底面在对应搅拌实验区的滑槽的位置设有排水槽，防尘罩面转到搅拌实验区时，其下方设有排水槽；

排水槽一端高，另一端低，低的一端设有排水孔和排水管，用于排出清洗水。

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