CN117085998A - 基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统及方法，该冲洗系统包括水箱，水箱通过输水管与喷淋管连接，喷淋管设置在砂石输送线的上方，喷淋管外侧设有冲洗调节机构，冲洗调节机构包括转动安装在喷淋管外侧的喷淋外管，喷淋管上设有若干喷淋孔，喷淋孔位于喷淋管下侧，喷淋外管设有多组喷嘴，每一组喷嘴位于同一圆截面上且水力形态不同，所述喷淋外管通过旋转电机驱动进行角度调节。该系统及方法能够实现砂石骨料冲洗系统的冲洗水力形态切换，提高水资源利用效率。

Description

基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统及方法

技术领域

本发明涉及砂石骨料加工领域，特别涉及一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统及方法。

背景技术

大型水利工程建设的施工过程中需要消耗大量的砂石骨料。砂石骨料往往就地取材，通过破碎岩体制作而成。为了满足工程实际应用需要对破碎后的砂石骨料进行筛分和冲洗。冲洗用水量和水力形态是影响砂石冲洗效果的关键因素，目前砂石冲洗用水量通常是砂石料质量的1.0~1.2倍，产生了大量的砂石废水，带来了严重的生态环境威胁。同时，当前系统老旧，水力形态为简单的射流，在消耗大量水资源的同时仍不能完全保障冲洗后砂石骨料品质。因此，从水资源节约和冲洗后砂石品质日升两方面考虑，有必要开发水力形态自调节砂石骨料冲洗系统实现砂石品质的提高，同时节约水资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统及方法，实现砂石骨料冲洗系统的冲洗水力形态切换，提高水资源利用效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，包括水箱，水箱通过输水管与喷淋管连接，喷淋管设置在砂石输送线的上方，喷淋管外侧设有冲洗调节机构，冲洗调节机构包括转动安装在喷淋管外侧的喷淋外管，喷淋管上设有若干喷淋孔，喷淋孔位于喷淋管下侧，喷淋外管设有多组喷嘴，每一组喷嘴位于同一圆截面上且水力形态不同，所述喷淋外管通过旋转电机驱动进行角度调节。

优选的方案中，每一组所述喷嘴包括扇形喷嘴、圆锥喷嘴和螺旋喷嘴，扇形喷嘴、圆锥喷嘴和螺旋喷嘴呈圆周等间隔依次分布。

优选的方案中，包括筛分检测装置，筛分检测装置包括设置在砂石输送线一侧的取料机构，取料机构将砂石输送线上的砂石搬运至漏斗中，漏斗设置在烘干箱上方，烘干箱分别设有顶盖和底盖，底盖上侧设有称重托盘，振动筛的进料端设置在烘干箱的下方，振动筛筛选的下层物料落至称重机构上，称重托盘和称重机构与工控机电性连接，工控机控制旋转电机、取料机构、烘干箱和振动筛的启闭。

优选的方案中，所述称重机构为称重输送机。

优选的方案中，所述烘干箱的顶盖和底盖通过自动开盖机构启闭，顶盖和底盖的一端分别与烘干箱的进料口和排料口铰接，自动开盖机构包括伸缩机构，伸缩机构铰接安装在烘干箱外侧，伸缩机构的伸缩端与顶盖或底盖铰接。

优选的方案中，所述伸缩机构为电动推杆或气缸。

本发明还提供一种基于石粉含量自动识别的砂石骨料冲洗调节方法，包括如下步骤：

步骤一、砂石输送线对砂石进行输送，同时喷嘴对砂石进行冲洗，取料机构从砂石输送线上进行砂石骨料取料；

步骤二、烘干箱顶部的顶盖打开，取料机构将砂石骨料从漏斗进行投料，落至烘干箱中的称重托盘上，烘干箱开启，对砂石骨料进行烘干，直至砂石骨料质量变化小于0.1 g/min，记录砂石骨料质量m₁并传输给工控机；

步骤三、烘干箱的底盖打开，底盖翻转，称重托盘落至振动筛中，振动筛对烘干后的砂石骨料进行振动筛分；

步骤四、振动筛筛选的下层物料落至称重机构上，进行称重记录砂石骨料质量m₂并传输给工控机，工控机计算石粉含量i=m₂/m₁；

步骤五、判断石粉含量是否在5%~10%范围内，在范围内则保持当前水力形态不变；当石粉含量小于5%，水力形态向上一级调节，冲洗能力调小，当石粉含量大于10%，水力形态向下一级调节，冲洗能力增大。

本发明提供的一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统及方法，具有以下有益效果：

1、通过旋转电机驱动旋转电机旋转，将不同的喷嘴转动至喷淋孔位置，实现水力形态的切换。

2、自动化监测冲洗后砂石骨料品质的装置，为实时调节冲洗用水水力形态提供了及时的可靠依据。

3、根据实时监测的砂石骨料品质数据，通过简单的计算判别自动调节合适的水力形态，在保障骨料品质的前提下，实现水资源最大程度的节约。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的冲洗系统的结构示意图；

图2为冲洗调节机构的结构示意图；

图3为水力形态调节原理示意图；

图4为本发明的筛分检测装置的原理示意图；

图5为本发明的烘干箱的结构示意图；

图6本发明的调节方法的流程示意图；

图7为采用不同水力形态对砂石骨料冲洗效果对比图；

图中：水箱1，输水管2，喷淋管3，砂石输送线4，喷淋外管5，喷淋孔6，旋转电机7，扇形喷嘴8，圆锥喷嘴9，螺旋喷嘴10，取料机构11，漏斗12，烘干箱13，称重托盘14，振动筛15，称重机构16，工控机17，伸缩机构18，顶盖1301，底盖1302。

具体实施方式

如图1~3所示，一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，包括水箱1，水箱1可以设置为高位水箱，水箱1通过输水管2与喷淋管3连接，输水管2上设有水阀，在具体使用时，输水管2上可以设置水泵，方便进行喷淋水输送。

喷淋管3设置在砂石输送线4的上方，喷淋管3外侧设有冲洗调节机构，冲洗调节机构包括转动安装在喷淋管3外侧的喷淋外管5，喷淋管3上设有若干组喷淋孔6，喷淋孔6沿喷淋管3的长度方向分布，喷淋孔6位于喷淋管3下侧，喷淋外管5对应喷淋孔6设有多组喷嘴，每一组喷嘴位于同一圆截面上且水力形态不同，与对应的喷淋孔6位于统一圆截面上，所述喷淋外管5通过旋转电机7驱动进行角度调节，旋转电机7选用无框电机，设置在喷淋管3的安装支架上。

旋转电机7驱动旋转电机7旋转，将不同的喷嘴转动至喷淋孔6位置，实现水力形态的切换。

每一组所述喷嘴包括三级，第一级为扇形喷嘴8、第二级为圆锥喷嘴9和第三级螺旋喷嘴10，扇形喷嘴8、圆锥喷嘴9和螺旋喷嘴10呈圆周等间隔依次分布，间隔120°，喷嘴的冲洗能力依次为扇形喷嘴<圆锥喷嘴<螺旋喷嘴，用水量也依次增加。

如图7所示，采用不同水力形态对砂石骨料冲洗效果对比图。C0为未冲洗砂石骨料，C1为采用传统冲洗工艺，C2为采用扇形喷嘴8，C3为采用圆锥喷嘴9，C4为采用螺旋喷嘴。

可以明显看出，所述喷嘴的冲洗能力依次为扇形喷嘴<实心圆锥喷嘴<螺旋喷嘴，用水量也依次增加。

如图4~5所示，包括筛分检测装置，筛分检测装置包括设置在砂石输送线4一侧的取料机构11，取料机构11可以选用机械手，取料机构11将砂石输送线4上的砂石搬运至漏斗12中，漏斗12设置在烘干箱13上方，烘干箱13分别设有顶盖1301和底盖1302，底盖1302上侧设有称重托盘14，称重托盘14包括托盘和称重传感器，称重传感器设置在托盘和底盖1302之间。振动筛15的进料端设置在烘干箱13的下方，振动筛15选用直线振动筛，振动筛15筛选后的下层物料的尺寸在0.16mm以下，振动筛15筛选的下层物料落至称重机构16上，在本实施例中，称重机构16为称重输送机，既可实现对筛选后的物料的称重，也可对筛选的物料进行输送，称重托盘14和称重机构16与工控机17电性连接，工控机17控制旋转电机7、取料机构11、烘干箱13和振动筛15的启闭。

所述烘干箱13的顶盖1301和底盖1302通过自动开盖机构启闭，顶盖1301和底盖1302的一端分别与烘干箱13的进料口和排料口铰接，自动开盖机构包括伸缩机构18，伸缩机构18铰接安装在烘干箱13外侧，伸缩机构18的伸缩端与顶盖1301或底盖1302铰接。

所述伸缩机构18为电动推杆或气缸。通过工控机17控制伸缩机构18的伸缩，实现烘干箱13的顶盖1301或底盖1302的启闭，方便烘干箱13的进料和排料。

一种基于石粉含量自动识别的砂石骨料冲洗调节方法，包括如下步骤：

步骤一、砂石输送线4对砂石进行输送，同时喷嘴对砂石进行冲洗，取料机构11从砂石输送线4上进行砂石骨料取料。

步骤二、烘干箱13顶部的顶盖1301打开，取料机构11将砂石骨料从漏斗12进行投料，落至烘干箱13中的称重托盘14上，烘干箱13开启，对砂石骨料进行烘干，直至砂石骨料质量变化小于0.1 g/min，记录砂石骨料质量m₁并传输给工控机17，在本实施例中，m₁的质量为500g。

步骤三、烘干箱13的底盖1302打开，底盖1302翻转，称重托盘14落至振动筛15中，振动筛15对烘干后的砂石骨料进行振动筛分，筛分10分钟，保证振动筛15筛选后全部物料从振动筛15的排料口排出，振动筛15的上层排料口设有皮带输送机或物料盘，下层排料口设有称重机构16。

步骤四、振动筛15筛选的下层物料落至称重机构16上，进行称重记录砂石骨料质量m₂并传输给工控机17，m₂的质量为31g，工控机计算石粉含量i=m₂/m₁=6.2%。

步骤五、判断石粉含量是否在5%~10%范围内，在范围内则保持当前水力形态不变；当石粉含量小于5%，水力形态向上一级调节，冲洗能力调小，当石粉含量大于10%，水力形态向下一级调节，冲洗能力增大。在本实施例中，石粉含量是5%~10%范围内，保持当前扇形水力形态不变。

Claims (7)

1.一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，其特征在于，包括水箱（1），水箱（1）通过输水管（2）与喷淋管（3）连接，喷淋管（3）设置在砂石输送线（4）的上方，喷淋管（3）外侧设有冲洗调节机构，冲洗调节机构包括转动安装在喷淋管（3）外侧的喷淋外管（5），喷淋管（3）上设有若干喷淋孔（6），喷淋孔（6）位于喷淋管（3）下侧，喷淋外管（5）设有多组喷嘴，每一组喷嘴位于同一圆截面上且水力形态不同，所述喷淋外管（5）通过旋转电机（7）驱动进行角度调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，其特征在于，每一组所述喷嘴包括扇形喷嘴（8）、圆锥喷嘴（9）和螺旋喷嘴（10），扇形喷嘴（8）、圆锥喷嘴（9）和螺旋喷嘴（10）呈圆周等间隔依次分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，其特征在于，包括筛分检测装置，筛分检测装置包括设置在砂石输送线（4）一侧的取料机构（11），取料机构（11）将砂石输送线（4）上的砂石搬运至漏斗（12）中，漏斗（12）设置在烘干箱（13）上方，烘干箱（13）分别设有顶盖（1301）和底盖（1302），底盖（1302）上侧设有称重托盘（14），振动筛（15）的进料端设置在烘干箱（13）的下方，振动筛（15）筛选的下层物料落至称重机构（16）上，称重托盘（14）和称重机构（16）与工控机（17）电性连接，工控机（17）控制旋转电机（7）、取料机构（11）、烘干箱（13）和振动筛（15）的启闭。

4.根据权利要求3所述的一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，其特征在于，所述称重机构（16）为称重输送机。

5.根据权利要求3所述的一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，其特征在于，所述烘干箱（13）的顶盖（1301）和底盖（1302）通过自动开盖机构启闭，顶盖（1301）和底盖（1302）的一端分别与烘干箱（13）的进料口和排料口铰接，自动开盖机构包括伸缩机构（18），伸缩机构（18）铰接安装在烘干箱（13）外侧，伸缩机构（18）的伸缩端与顶盖（1301）或底盖（1302）铰接。

6.根据权利要求5所述的一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统，其特征在于，所述伸缩机构（18）为电动推杆或气缸。

7.一种基于石粉含量自动识别的砂石骨料冲洗调节方法，其特征在于，使用权利要求1~6任一项所述的一种基于石粉含量的水力形态自调节砂石骨料冲洗系统进行砂石冲洗，包括如下步骤：

步骤一、砂石输送线（4）对砂石进行输送，同时喷嘴对砂石进行冲洗，取料机构（11）从砂石输送线（4）上进行砂石骨料取料；

步骤二、烘干箱（13）顶部的顶盖（1301）打开，取料机构（11）将砂石骨料从漏斗（12）进行投料，落至烘干箱（13）中的称重托盘（14）上，烘干箱（13）开启，对砂石骨料进行烘干，直至砂石骨料质量变化小于0.1 g/min，记录砂石骨料质量m₁并传输给工控机（17）；

步骤三、烘干箱（13）的底盖（1302）打开，底盖（1302）翻转，称重托盘（14）落至振动筛（15）中，振动筛（15）对烘干后的砂石骨料进行振动筛分；

步骤四、振动筛（15）筛选的下层物料落至称重机构（16）上，进行称重记录砂石骨料质量m₂并传输给工控机（17），工控机计算石粉含量i=m₂/m₁；

步骤五、判断石粉含量是否在5%~10%范围内，在范围内则保持当前水力形态不变；当石粉含量小于5%，水力形态向上一级调节，冲洗能力调小，当石粉含量大于10%，水力形态向下一级调节，冲洗能力增大。