CN117160572B - 一种高纯石英砂的制取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于石英砂加工技术领域，尤其涉及一种高纯石英砂的制取装置，所述装置包括：底座，所述底座上设置有筛分网，所述筛分网上固定安装有固定研磨锥筒，所述固定研磨锥筒上固定安装有限位筒，所述限位筒上安装有研磨提升机构，所述研磨提升机构包括活动研磨锥筒，所述活动研磨锥筒套设安装在固定研磨锥筒内侧，活动研磨锥筒用于配合固定研磨锥筒对石英砂进行研磨。本发明通过设置固定研磨锥筒和活动研磨锥筒，在研磨提升机构的驱动下，可以改变固定研磨锥筒和活动研磨锥筒之间的间隙，以完成物料输入，并且能够对电机的输出功率进行监测，使得固定研磨锥筒和活动研磨锥筒之间的研磨力度保持恒定，保证了加工稳定性，提高了物料转化率。
Description
技术领域
本发明属于石英砂加工技术领域，尤其涉及一种高纯石英砂的制取装置。
背景技术
石英砂(quartz sand)是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7。石英砂是重要的工业矿物原料，非化学危险品，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及防火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料，滤料等工业。
在当前的石英砂制取过程中，通常采用研磨的方式来获取特定粒度的石英砂，以得到粒度更加均匀的石英砂，但是现有的加工方式中，直接设置研磨间隙，仅通过研磨间隙来控制石英砂的直径，将会导致原材料破碎率增加以及特定粒度的石英砂产出率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯石英砂的制取装置，旨在解决现有的加工方式中，直接设置研磨间隙，仅通过研磨间隙来控制石英砂的直径，将会导致原材料破碎率增加，特定粒度的石英砂产出率降低的问题。
本发明是这样实现的，一种高纯石英砂的制取装置，所述装置包括：
底座，所述底座上设置有筛分网，所述筛分网上固定安装有固定研磨锥筒，所述固定研磨锥筒上固定安装有限位筒，所述限位筒上安装有研磨提升机构，所述研磨提升机构包括活动研磨锥筒，所述活动研磨锥筒套设安装在固定研磨锥筒内侧，活动研磨锥筒用于配合固定研磨锥筒对石英砂进行研磨，所述研磨提升机构用于带动活动研磨锥筒升降和转动，并且完成对物料的垂直输送。
优选的，所述研磨提升机构包括提升管和动力电机，所述动力电机固定安装在限位筒顶部，所述提升管固定安装在固定研磨锥筒内腔底部，所述提升管内转动设置有绞龙，所述活动研磨锥筒顶部设置有通孔，所述提升管从通孔内穿出，提升管顶部固定设置有导料板，所述活动研磨锥筒顶部固定设置有限位环板，活动研磨锥筒通过连接板固定连接有滑环，动力电机的转动轴上连接有滑动轴，所述滑动轴的横截面为多边形，所述滑环内腔横截面与滑动轴的横截面相同，所述滑环滑动套设在滑动轴上，所述滑动轴底部通过螺纹杆与绞龙固定连接，所述螺纹杆上配合连接有限位螺母，所述限位螺母通过端轴承与滑环底部抵接，所述活动研磨锥筒的四周设置有进料槽，所述进料槽上端与限位环板内的围合区域连通，所述进料槽沿活动研磨锥筒的母线设置，所述限位筒内腔顶部固定安装有电磁铁，所述滑环顶部固定安装有永磁环。
优选的，所述限位筒顶部设置有进料口，所述连接板之间通过加强筋板固定连接，所述限位筒的侧壁上设置有可开启窗口，筛分网与固定研磨锥筒之间设置有称量组件，筛分网顶部设置有储料筒。
优选的，所述高纯石英砂的制取装置的工作过程为：
投入待加工的物料，利用称量组件进行压力检测，获得实时压力值；
提升活动研磨锥筒并通过动力电机驱动活动研磨锥筒转动，完成物料迁移，使得物料进入到活动研磨锥筒内腔；
对动力电机进行实时功率检测，得到实时电机功率数据；
基于实时电机功率进行研磨力度计算，得到研磨力度偏差，基于研磨粒度偏差调整研磨间隙和/或研磨方向，直到研磨完成。
优选的，所述提升活动研磨锥筒并通过动力电机驱动活动研磨锥筒转动，完成物料迁移，使得物料进入到活动研磨锥筒内腔的步骤，具体包括：
在实时压力值大于预设压力值时，进入物料转移模式；
在进入物料转移模式后，向电磁铁通电，利用电磁铁吸引永磁环，活动研磨锥筒得以提升；
启动动力电机，电磁铁断电，通过动力电机带动绞龙转动，提升物料进入到限位环板内，使得物料逐渐进入到活动研磨锥筒内腔。
优选的，所述基于实时电机功率进行研磨力度计算，得到研磨力度偏差，基于研磨粒度偏差调整研磨间隙和/或研磨方向的步骤，具体包括：
基于实时电机功率进行功率曲线绘制，生成功率曲线，计算功率曲线中各点对应的曲率；
若曲率超过预设值，则进行第一次研磨方向切换，并在切换完成后的预设时长后，进行第二次研磨方向切换；
将实时电机功率与预设研磨功率进行对比，得到研磨力度偏差，基于研磨力度偏差向电磁铁发送纠偏反馈信息；
电磁铁根据纠偏反馈信息进行磁场方向切换和/或进行磁场强度变化，使得研磨力度偏差始终在预设范围内。
优选的，若通过电磁铁进行纠偏后，研磨力度偏差仍超出预设范围，则判定研磨已完成。
本发明提供的一种高纯石英砂的制取装置，通过设置固定研磨锥筒和活动研磨锥筒，在研磨提升机构的驱动下，可以改变固定研磨锥筒和活动研磨锥筒之间的间隙，以完成物料输入，并且能够对电机的输出功率进行监测，使得固定研磨锥筒和活动研磨锥筒之间的研磨力度保持恒定，保证了加工稳定性，提高了物料转化率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置的第一视角剖面示意图；
图2为本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置的第二视角剖面示意图；
图3为本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置的第三视角剖面示意图；
图4为本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置的第四视角剖面示意图；
图5为本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置的内部结构的第一视角示意图；
图6为本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置的内部结构的第二视角示意图；
图7为本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置的外部视角示意图。
附图中：1、底座；2、筛分网；3、固定研磨锥筒；4、限位筒；5、活动研磨锥筒；6、动力电机；7、滑动轴；8、电磁铁；9、永磁环；10、进料口；11、滑环；12、限位螺母；13、连接板；14、提升管；15、限位环板；16、进料槽；17、绞龙；18、导料板；19、储料筒。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1、图2、图3、图4和图7所示，本发明实施例提供的一种高纯石英砂的制取装置，所述装置包括：
底座1，所述底座1上设置有筛分网2，所述筛分网2上固定安装有固定研磨锥筒3，所述固定研磨锥筒3上固定安装有限位筒4，所述限位筒4上安装有研磨提升机构，所述研磨提升机构包括活动研磨锥筒5，所述活动研磨锥筒5套设安装在固定研磨锥筒3内侧，活动研磨锥筒5用于配合固定研磨锥筒3对石英砂进行研磨，所述研磨提升机构用于带动活动研磨锥筒5升降和转动，并且完成对物料的垂直输送。
在本实施例中，固定研磨锥筒3上设置有密布的网眼，加工完成的石英砂则从该网眼中通过，筛分网2上用于筛分粒度小于目标直径的石英砂，即直径小于目标直径的石英砂将会通过筛分网2，进入到底座1内，为了便于进行收集，储料筒19上设置闸门，在进行研磨时，直接将需要研磨的物料从限位筒4顶部的进料口10投入其中，此时，通过称重组件判定本次进入到装置内的物料的重量，当期超过预设重量值时，则停止进料，随后通过研磨提升机构带动活动研磨锥筒5上升，此时固定研磨锥筒3与活动研磨锥筒5之间的间隙变大，此时物料则不断进入到活动研磨锥筒5内部，以完成转移，通过上述结构，能够减少装置整体的体积，使得物料存储于活动研磨锥筒5内，在研磨过程中，由于物料将会给活动研磨锥筒5提供向上的反作用力，那么由于活动研磨锥筒5内容置有物料，则可以通过物料的重力来平衡一部分上述反作用力，以减小装置的受力情况，提高装置整体的使用寿命，在固定研磨锥筒3与活动研磨锥筒5相对转动的过程中，对研磨力度进行监测，以保证研磨力度的稳定性，保证了最终产品的转化率，研磨完成的成品石英砂，则通过固定研磨锥筒3进入到储料筒19内，而直径小于目标直径的石英砂则进一步通过筛分网2进入到底座1内，那么直径相同的高纯度石英砂则留在了储料筒19内。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，作为本发明的一个优选实施例，所述研磨提升机构包括提升管14和动力电机6，所述动力电机6固定安装在限位筒4顶部，所述提升管14固定安装在固定研磨锥筒3内腔底部，所述提升管14内转动设置有绞龙17，所述活动研磨锥筒5顶部设置有通孔，所述提升管14从通孔内穿出，提升管14顶部固定设置有导料板18，所述活动研磨锥筒5顶部固定设置有限位环板15，活动研磨锥筒5通过连接板13固定连接有滑环11，动力电机6的转动轴上连接有滑动轴7，所述滑动轴7的横截面为多边形，所述滑环11内腔横截面与滑动轴7的横截面相同，所述滑环11滑动套设在滑动轴7上，所述滑动轴7底部通过螺纹杆与绞龙17固定连接，所述螺纹杆上配合连接有限位螺母12，所述限位螺母12通过端轴承与滑环11底部抵接，所述活动研磨锥筒5的四周设置有进料槽16，所述进料槽16上端与限位环板15内的围合区域连通，所述进料槽16沿活动研磨锥筒5的母线设置，所述限位筒4内腔顶部固定安装有电磁铁8，所述滑环11顶部固定安装有永磁环9。
在本实施例中，研磨提升机构一方面用于驱动活动研磨锥筒5相对固定研磨锥筒3相对转动，以完成研磨，另一方面，也用于在研磨过程中，对研磨力度进行调节，使得活动研磨锥筒5与固定研磨锥筒3之间产生的研磨力度始终保持恒定，那么就能够保证研磨稳定性，产出的石英砂直径的一致性越高，在进行研磨时，为了减小设备整体的尺寸，本发明中，无需设置单独的料斗，在加工过程中，物料是暂存在活动研磨锥筒5内腔的，在投入物料的过程中，研磨提升机构能够提升活动研磨锥筒5，具体的，使得电磁铁8通电，使得电磁铁8与永磁环9相互靠近的一侧具有相反的磁极，那么在永磁环9的带动下，活动研磨锥筒5就会在滑环11的带动下向上提升，此时活动研磨锥筒5与固定研磨锥筒3之间的间隙就会增加，此时物料则能够从该间隙中下落，由于滑动轴7的横截面并非圆形，因此在动力电机6转动的过程中，滑环11滑动到任何位置，滑动轴7都能够带动活动研磨锥筒5旋转，并且通过转动限位螺母12，能够设置滑环11的最低位置，那么就根据石英砂的目标直径来确定活动研磨锥筒5与固定研磨锥筒3之间的间隙，从而确定滑环11的最低位置，那么在整个加工过程中，活动研磨锥筒5与固定研磨锥筒3之间的最小间隙也就随之确定，在研磨过程中，物料存储于活动研磨锥筒5内，那么在动力电机6转动的过程中，将会带动绞龙17转动，使得物料沿着提升管14上升，并从导料板18上滑落至限位环板15内侧，并进入到进料槽16中，活动研磨锥筒5转动的过程中，也在沿着活动研磨锥筒5的母线不断进行进料，保证了进料的均一性，在研磨过程中，通过调节电磁铁8的电流大小以及电流方向，能够改变电磁铁8与永磁环9之间的作用力以及作用力的方向，那么就可以改变活动研磨锥筒5向下施加的研磨力度，以实现对研磨力度的动态控制，保证研磨力度的稳定性。
如图1所示，作为本发明的一个优选实施例，所述限位筒4顶部设置有进料口，所述连接板13之间通过加强筋板固定连接，所述限位筒4的侧壁上设置有可开启窗口，筛分网2与固定研磨锥筒3之间设置有称量组件，筛分网2顶部设置有储料筒19。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，作为本发明的一个优选实施例，所述高纯石英砂的制取装置的工作过程为：
投入待加工的物料，利用称量组件进行压力检测，获得实时压力值。
在本步骤中，通过设置称量组件，能够配合进料设备进行物料的投入，如将本装置配合物料输送带使用，将称量组件的检测结果不断反馈至物料输送带的控制设备，当检测到实时压力值大于预设压力值，则停止进行进料。
提升活动研磨锥筒5并通过动力电机6驱动活动研磨锥筒5转动，完成物料迁移，使得物料进入到活动研磨锥筒5内腔。
在本步骤中，在实时压力值大于预设压力值时，进入物料转移模式；在进入物料转移模式后，向电磁铁8通电，利用电磁铁8吸引永磁环9，活动研磨锥筒5得以提升；启动动力电机6，电磁铁8断电，通过动力电机6带动绞龙17转动，提升物料进入到限位环板15内，使得物料逐渐进入到活动研磨锥筒5内腔动力电机6运转预设时间之后，则进入到研磨模式，开始进行研磨。
本发明实施例还提供了另一种实施方式，即在投入物料之前，先向电磁铁8通电，利用电磁铁8吸引永磁环9，此时在磁力的作用下，活动研磨锥筒5将会向上移动，此时固定研磨锥筒3与活动研磨锥筒5之间的间隙变大，启动动力电机6，使得绞龙17能够向上输送物料，将动力电机6的转动速度调小到第一转速值，此时投放物料，物料从进料口进入，一部分通过固定研磨锥筒3与活动研磨锥筒5之间的间隙进入到活动研磨锥筒5内部，另一部分则通过活动研磨锥筒5顶部开设的通孔进入到活动研磨锥筒5内腔，当动力电机6处于第一转速值时，绞龙17向上输送物料的速度大于物料从限位环板15进入进料槽16的速度，那么在运转过程中，位于限位环板15外侧的物料将会逐渐通过固定研磨锥筒3与活动研磨锥筒5之间的间隙进入到活动研磨锥筒5内部，而由于绞龙17向上输送物料的速度大于物料从限位环板15进入进料槽16的速度，那么通过绞龙17提升的物料在活动研磨锥筒5顶部堆积一定高度之后，将会通过通孔再次回到活动研磨锥筒5内腔，在运转一段时间之后，电磁铁8断电，开始进行研磨。
对动力电机6进行实时功率检测，得到实时电机功率数据。
在本步骤中，通过在动力电机6上安装信息采集装置，采集动力电机6的功率数据，以形成实时电机功率数据。
基于实时电机功率进行研磨力度计算，得到研磨力度偏差，基于研磨粒度偏差调整研磨间隙和/或研磨方向，直到研磨完成。
在本步骤中，基于实时电机功率进行功率曲线绘制，生成功率曲线，计算功率曲线中各点对应的曲率，具体的，按照预设的第一时间步长进行数据提取，如每间隔10ms进行一次功率数据采集，以得到多个功率坐标，所述功率坐标以时间为横坐标，以功率值为纵坐标，并在坐标系中进行标记，以平滑曲线对各个点进行连接，以得到功率曲线，并基于第二时间步长进行曲率计算，如每间隔5ms设置一个采集点，以该采集点为中心，截取附近时间长度为T的功率区间，并进行函数拟合，从而计算该采集点的曲率；若曲率超过预设值，则进行第一次研磨方向切换，并在切换完成后的预设时长后，进行第二次研磨方向切换，当曲率超过预设值时，则说明当前研磨过程中存在阻力，即进入活动研磨锥筒5与固定研磨锥筒3之间的物料过多，影响了活动研磨锥筒5的转动，此时切换转动方向，从而对堆积的物料进行反向推动，使得物料不再过度聚集，第一次研磨方向切换3s后，再次进行切换，使得研磨方向得以恢复；将实时电机功率与预设研磨功率进行对比，得到研磨力度偏差，基于研磨力度偏差向电磁铁8发送纠偏反馈信息，动力电机6的输出功率是与载荷相关的，当研磨力度越大时，则对应的输出功率也就越大，那么基于动力电机6的输出功率，即可反馈出当前的研磨力度，计算实时电机功率与预设研磨功率的功率差值，功率差值＝实时电机功率-预设研磨功率，当功率差值为正值时，则说明当前研磨力度偏大，当功率差值为负值时，则说明当前研磨力度偏小，基于功率差值生成纠偏反馈信息；电磁铁8根据纠偏反馈信息进行磁场方向切换和/或进行磁场强度变化，使得研磨力度偏差始终在预设范围内，纠偏反馈信息发送至电磁铁8，当研磨力度偏小时，则增加电磁铁8的电流，以增加磁场强度，那么向下的排斥力增加，那么活动研磨锥筒5向下施加的作用力增加，反之，当研磨力度偏大时，则减小电磁铁8的电流，或者使得通过电磁铁8的电流反向，以使得活动研磨锥筒5向下施加的作用力减小，从而保证研磨力度偏差始终在预设范围内，即功率差值在预设范围内，上述基于曲率进行研磨方向切换的过程是用于应对突然的卡滞现象的，而上述改变研磨力度的纠偏措施则是用于平稳的研磨过程的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高纯石英砂的制取装置，其特征在于，所述装置包括：
底座(1)，所述底座(1)上设置有筛分网(2)，所述筛分网(2)上固定安装有固定研磨锥筒(3)，所述固定研磨锥筒(3)上固定安装有限位筒(4)，所述限位筒(4)上安装有研磨提升机构，所述研磨提升机构包括活动研磨锥筒(5)，所述活动研磨锥筒(5)套设安装在固定研磨锥筒(3)内侧，活动研磨锥筒(5)用于配合固定研磨锥筒(3)对石英砂进行研磨，所述研磨提升机构用于带动活动研磨锥筒(5)升降和转动，并且完成对物料的垂直输送；
所述研磨提升机构包括提升管(14)和动力电机(6)，所述动力电机(6)固定安装在限位筒(4)顶部，所述提升管(14)固定安装在固定研磨锥筒(3)内腔底部，所述提升管(14)内转动设置有绞龙(17)，所述活动研磨锥筒(5)顶部设置有通孔，所述提升管(14)从通孔内穿出，提升管(14)顶部固定设置有导料板(18)，所述活动研磨锥筒(5)顶部固定设置有限位环板(15)，活动研磨锥筒(5)通过连接板(13)固定连接有滑环(11)，动力电机(6)的转动轴上连接有滑动轴(7)，所述滑动轴(7)的横截面为多边形，所述滑环(11)内腔横截面与滑动轴(7)的横截面相同，所述滑环(11)滑动套设在滑动轴(7)上，所述滑动轴(7)底部通过螺纹杆与绞龙(17)固定连接，所述螺纹杆上配合连接有限位螺母(12)，所述限位螺母(12)通过端轴承与滑环(11)底部抵接，所述活动研磨锥筒(5)的四周设置有进料槽(16)，所述进料槽(16)上端与限位环板(15)内的围合区域连通，所述进料槽(16)沿活动研磨锥筒(5)的母线设置，所述限位筒(4)内腔顶部固定安装有电磁铁(8)，所述滑环(11)顶部固定安装有永磁环(9)。
2.根据权利要求1所述的高纯石英砂的制取装置，其特征在于，所述限位筒(4)顶部设置有进料口，所述连接板(13)之间通过加强筋板固定连接，所述限位筒(4)的侧壁上设置有可开启窗口，筛分网(2)与固定研磨锥筒(3)之间设置有称量组件，筛分网(2)顶部设置有储料筒(19)。
3.根据权利要求1或2所述的高纯石英砂的制取装置，其特征在于，所述高纯石英砂的制取装置的工作过程为：
投入待加工的物料，利用称量组件进行压力检测，获得实时压力值；
提升活动研磨锥筒(5)并通过动力电机(6)驱动活动研磨锥筒(5)转动，完成物料迁移，使得物料进入到活动研磨锥筒(5)内腔；
对动力电机(6)进行实时功率检测，得到实时电机功率数据；
基于实时电机功率进行研磨力度计算，得到研磨力度偏差，基于研磨粒度偏差调整研磨间隙和/或研磨方向，直到研磨完成。
4.根据权利要求3所述的高纯石英砂的制取装置，其特征在于，所述提升活动研磨锥筒(5)并通过动力电机(6)驱动活动研磨锥筒(5)转动，完成物料迁移，使得物料进入到活动研磨锥筒(5)内腔的步骤，具体包括：
在实时压力值大于预设压力值时，进入物料转移模式；
在进入物料转移模式后，向电磁铁(8)通电，利用电磁铁(8)吸引永磁环(9)，活动研磨锥筒(5)得以提升；
启动动力电机(6)，电磁铁(8)断电，通过动力电机(6)带动绞龙(17)转动，提升物料进入到限位环板(15)内，使得物料逐渐进入到活动研磨锥筒(5)内腔。
5.根据权利要求3所述的高纯石英砂的制取装置，其特征在于，所述基于实时电机功率进行研磨力度计算，得到研磨力度偏差，基于研磨粒度偏差调整研磨间隙和/或研磨方向的步骤，具体包括：
基于实时电机功率进行功率曲线绘制，生成功率曲线，计算功率曲线中各点对应的曲率；
若曲率超过预设值，则进行第一次研磨方向切换，并在切换完成后的预设时长后，进行第二次研磨方向切换；
将实时电机功率与预设研磨功率进行对比，得到研磨力度偏差，基于研磨力度偏差向电磁铁(8)发送纠偏反馈信息；
电磁铁(8)根据纠偏反馈信息进行磁场方向切换和/或进行磁场强度变化，使得研磨力度偏差始终在预设范围内。
6.根据权利要求5所述的高纯石英砂的制取装置，其特征在于，若通过电磁铁(8)进行纠偏后，研磨力度偏差仍超出预设范围，则判定研磨已完成。
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