CN203148417U - 一种基于注入法原理的休止角测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物料的物理性质检测领域，特别涉及一种基于注入法原理的休止角测定装置。截选散粒体物料用注入法形成的圆锥堆积体的中心面作为观测对象，然后测量其休止角。该装置可以使散粒体物料在一个狭长的封闭空间堆积成形，封闭空间的前后两面为透明板，操作人员在透明板上参照堆积体的轮廓线绘制切线以测量休止角。相对于传统的注入法，免去了底面半径和高度的测量，狭长空间的堆积更节省样品。同时透明板上水笔的痕迹可以被轻松擦去，以便进行下一次的测量。对谷物及其粉料进行休止角测定试验，其结果与采用国标测定结果误差小于3%。本实用新型为散粒体物理性质的相关研究创造了条件，因而具有很好的推广性。

Description

一种基于注入法原理的休止角测定装置

技术领域

本实用新型属于物料的物理性质检测领域，特别涉及一种基于注入法原理的休止角测定装置。 

背景技术

休止角（angle of repose）是指物料堆积层的自由斜面与水平面所形成的最大角，又称静止摩擦角或堆积角。散粒体物料的休止角越小，说明摩擦力越小，流动性越好。休止角与散粒粒子的形状、尺寸、含水率、堆放条件等有关。作为一个评价指标，休止角在很多领域都有应用，如食品化工、饲料、制药、水利建筑等。 

测定休止角的方法主要有注入法、排出法和倾斜法。其中注入法是GB/T5262-85中规定的方法，应用最多最广。传统注入法的操作过程为：从一定高度的漏斗加物料直到形成的圆锥堆积体顶部与漏斗刚好接触；测量记录圆锥体的高度H和底面半径R，休止角即为arctan（H/R）。此方法的缺点在于：1）不容易形成规则的圆锥体。经常发生由冲击造成的削峰和由下滑过程的惯性引起的斜面非斜直现象，因此所得数据也受偶然的外部因素影响。2）测量不方便。圆形底面的圆心处难以定位，故底面半径R难以测定；且锥体存在秃顶，锥顶高度H的测定也有困难。 

一些科研人员在实验工作中，曾有一些改进方法。如田晓红等提到用图像分析方法处理注入法形成的堆积体，由此得出休止角，但是存在操作复杂，仪器携带不方便等缺点。其他的一些改进方法大都存在精度较低、操作复杂、样品用量较多、休止角读取不直观等缺点。 

因此有必要对原有注入法测量休止角进行改进，从而发明一种测量精度高、测量方便、省事省力、成本低廉的休止角测定装置。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决散粒体物料休止角的测量问题，将传统注入法进行改良，提供一种注入截取法测量散粒体物料休止角的装置，即截选散粒体物料用注入法形成的圆锥堆积体的中心面作为观测对象，然后测量其休止角。 

所述注入截取法，其特征在于，首先将散粒体物料缓慢添加至底面狭长的长方体容器内形成截面为接近三角形的堆积体，待堆积体形状稳定后停止添加；然后在截面的轮廓线上找到斜率最大的点，以该点为切点做直线与轮廓线相切，此切线与水平线的夹角即为物料的休止角。 

所述注入截取法采用的试验装置，其特征在于，该装置由固定与支撑机构，定位机构组成。其中固定与支撑机构包括上梁4、前透明板3、后透明板7和漏斗6；定位机构用于调节散粒体物料下落的高度。装置上设有参照线，用于测量散粒体物料的休止角。 

所述固定与支撑机构，其特征在于，2个侧梁2通过钉子固定在底梁1两端的上方，组成“U”型框架；底梁1和侧梁2都开有2条平行的宽度为6mm深度为10mm通长凹槽，且在侧梁2和底梁1的衔接处凹槽位置对接，形成连续的U型凹槽，前透明板3、后透明板7自上而下分别插入2个连续的U型凹槽内。前透明板3上加工有若干可视的水平参照线。侧梁2的2条平行凹槽中间加工有调节用孔。 

所述定位机构，其特征在于，该机构包括2个螺栓和上梁4。上梁4呈水平安装，宽度小于前透明板3和后透明板7间的距离。上梁4的中心位置加工有用于支撑漏斗6的孔，其中2个螺栓向外穿过上梁4两侧的通孔和侧梁2的调节用孔，并在外侧紧固有调节螺母5；当需要预调整物料的下落高度时，松开2个螺栓上安装的调节螺母5将上梁4竖直移动至适当位置，再将调节螺母5拧紧使上梁4固定。 

所述测量机构，其特征在于，在截面的轮廓线上找到斜率最大的 点，以该点为切点用水笔在前透明板3上做直线与轮廓线相切，并与参照线相交，测量参照线与所做切线的夹角即为被测物料的休止角。测量完成后将水笔痕迹擦去。 

本实用新型的特点： 

1.使用方便。将物料在一个狭长的封闭空间堆积成形，物料斜面线紧靠透明板，来读取休止角。避免了传统休止角测量方法物料下落时溅出的现象。 

2.测量方便。直接测量物料与透明板参照线形成的角度，快速得出物料的休止角。使用半圆形量角器量取休止角时，操作人员在透明板上绘制切线，取所绘切线与参照线作为所测休止角的两边，将交点置于量角的中心，即可读取休止角。 

3.节省物料。相比传统的注入法，狭长空间堆积所用物料明显要比圆锥体物料节省很多，样品物料有限时本装置优越性更加突出。 

4.便于重复测量。透明板上水笔的痕迹可以被轻松擦去，以便进行下一次的测量。 

本实用新型的有益效果为：该休止角测定装置可以使操作员实现对散粒体物料休止角的有效测量，可采用易于操作的量角器读取休止角方法，从测量装置上直接得出物料休止角。通过本实用新型提供的装置对谷物及其粉料进行休止角测定试验，其结果与采用国标方法的测定结果误差小于3%。本发明为散粒体物理性质的相关研究创造了条件，制作成本低，方法新颖独特，因而具有很好的推广性。 

附图说明

图1为被测散粒体物料下落过程中该休止角测定装置的正视图。 

图2为该休止角测定装置的三维示意图。 

图3为休止角测量示意图。 

图中，1-底梁，2-侧梁，3-前透明板，4-上梁，5-调节螺母，6-漏斗，7-后透明板。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体结构进一步说明。 

如图1所示，一种注入截取法测量散粒体物料休止角的装置，即截选散粒体物料用注入法形成的圆锥堆积体的中心面作为观测对象，然后测量其休止角。首先将散粒体物料缓慢添加至底面狭长的长方体容器内形成截面为接近三角形的堆积体，待堆积体形状稳定后停止添加；在截面的轮廓线上找到斜率最大的点，以该点为切点做直线与轮廓线相切，此切线与水平线的夹角即为物料的休止角。 

采用的试验装置如图1和图2所示，该装置由固定与支撑机构，定位机构组成。其中固定与支撑机构包括上梁4、前透明板3、后透明板7和漏斗6；定位机构用于调节散粒体物料下落的高度。装置上设有参照线，用于测量散粒体物料的休止角。 

固定与支撑机构如图1和图2所示，2个侧梁2通过钉子固定在底梁1两端的上方，组成“U”型框架；底梁1和侧梁2都开有2条平行的宽度为6mm深度为10mm通长凹槽，且在侧梁2和底梁1的衔接处凹槽位置对接，形成连续的U型凹槽，前透明板3、后透明板7自上而下分别插入2个连续的U型凹槽内。前透明板3上加工有若干可视的水平参照线。侧梁2的2条平行凹槽中间加工有调节用孔。 

定位机构如图1和图2所示，该机构包括2个螺栓和上梁4。上梁4呈水平安装，宽度小于前透明板3和后透明板7间的距离。上梁4的中心位置加工有用于支撑漏斗6的孔，其中2个螺栓向外穿过上梁4两侧的通孔和侧梁2的调节用孔，并在外侧紧固有调节螺母5；当需要预调整物料的下落高度时，松开2个螺栓上安装的调节螺母5将上梁4竖直移动至适当位置，再将调节螺母5拧紧使上梁4固定。 

测量机构如图3所示，操作人员透过前透明板3可以看到被测散粒体物料形成的堆积体截面。在截面的轮廓线上找到斜率最大的点，以该点为切点用水笔在前透明板3上做直线与轮廓线相切，并与参照 线相交，参照线与所做切线的夹角α即为被测物料的休止角。测量完成后将水笔痕迹擦去。 

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，如定位机构可以采用调节螺母以外的方式进行漏斗的升降调节。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。 

Claims (1)

1.一种基于注入法原理的休止角测定装置，其特征在于，该装置由固定与支撑机构，定位机构组成； 

所述固定与支撑机构包括上梁（4）、前透明板（3）、后透明板（7）和漏斗（6）；2个侧梁（2）通过钉子固定在底梁（1）两端的上方，组成“U”型框架；底梁（1）和侧梁（2）都开有2条平行的凹槽，且在侧梁（2）和底梁（1）的衔接处凹槽位置对接，形成连续的U型凹槽，前透明板（3）、后透明板（7）自上而下分别插入2个连续的U型凹槽内；前透明板（3）上加工有若干可视的用于测量休止角的水平参照线； 

所述定位机构用于调节散粒体物料下落的高度；上梁（4）呈水平安装，宽度小于前透明板（3）和后透明板（7）间的距离，上梁（4）的中心位置加工有用于支撑漏斗（6）的孔，上梁（4）的两端分别固接在2个侧梁（2）上；当需要预调整物料的下落高度时，松开上梁（4）两端的固定件将其竖直移动至适当位置然后固紧以使上梁（4）固定。 

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