[发明专利]一种动态粉体流动行为分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态粉体流动行为分析仪，属于国际专利分类表中“G01N借助于 测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料”技术领域。

背景技术

通过分析粉体动态数据来描述流动行为表征。粉体工业在加工、存储、运输、料仓 中常出现拱架/鼠孔结构，如压缩拱，其由受料仓压力作用固结强度增加导致结拱；锲形拱， 其由块状物料互相啮合在孔口架桥成拱；粘结粘附拱，其由水分、静电吸附导致粉料与仓壁 粘附力增强成拱；气压平衡拱，其由卸料装置密封不好，导致大量空气从底部漏入仓内使料 层上下气压平衡所致。

在粉粒料的贮存与输送系统中，物料的流动性、物料之间及物料与固体壁面的摩 擦；在料斗的设计中，排料口的大小、料斗壁的倾斜角以及粉料对料斗壁的压力，设计不合 理的料斗会给生产造成很大的困难；这些影响粉粉体流动的行为特征无法采用传统的测休 止角，振实密度、流速测量方法来解决；需要一种新的测量方法及测量装置，可以模拟粉体 实际状态环境下获得实时动态数据分析。

现有仪器只能满足部分功能测试使用，常用应变控制式直接剪切仪来实施；而应 变控制式直接剪切仪直接对试样进行剪切，对粉体剪切性、内部强度、内部摩擦角进行测 定，其由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统组成。垂直加压设 备可采用杠杆传动；测力计，采用应变圈；量表为百分表或位移传感器，其具体操作步骤如 下：

1)对准剪切盒的上下盒，手稿固定销钉；

2)将准备好的预处理过的试样，压入剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压活塞及 加压框架；

3)取不少于4个试样，并分别施加不同的垂直压力，其压力大小根据要求而定，加 载负荷时应轻轻加上；

4)当在试样上施加垂直压力后，若每小时垂直变形不大于0.005mm，则认为试样已 达到固结稳定；

5)试样达到固结稳定后，安装测力计，徐徐转动手轮，使上盒前端的钢珠恰与测力 计接触，测记测力计初读数；

6)松开外面四只螺杆，拔去里面固定销钉，然后开动电动机，使应变圈受压，观察 测力计的读数，它将随下盒位移的增大而增大，没测力计读数不再增加或开始倒退时，即出 现峰值，认为试样已破坏，记下破坏值，停机；

7)当剪切过程中测力计读数无峰值时，继续剪切到达峰值时停机；

8)剪切结束后，卸载剪切力和垂直压力，取出试样；

9)计算：手工绘画出以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位 移关系曲线，计算抗剪强度、内摩擦角、粘聚力。

其存在如下的缺陷和不足：

1)样品预处理的过程非常复杂，样品处理均匀性受操作者的经验影响很大；

2)应变条件复杂，繁多的机械结构处理，实施比较复杂；

3)上下剪切盒位移变化，从而使剪切面发生变化，逐渐变小；

4)因样品固结预先处理，限定的剪切面不一定是最薄弱面；

5)剪切面上受到的剪应力分布不均匀；

6)无法重复性剪切一个样品，数据的重复性较差；

7)粉体受到加工工艺过程中内部温湿度环境变化影响，同时在仓储、运输、卸料等 过程中会受外部温湿度环境变化的影响；这些环境变化对粉体的流动行为的影响是不可忽 略的因素，现有的只能在常温下进行；

8)现有的测量只能在常温状态下测试，无法模拟粉体在不同的环境下如：高温、低 温、湿度或者温度交变状态下的分析粉体的流动行为特性；

9)现有的技术和测试方法自身的限制，无法量化测试过程中的粉体流动行为动态 变化数据分析和模型建立；

10)无法测量壁面摩擦角，从而无法与内摩擦角数据来确定设计一个料斗半顶 角；

11)粉体的松装密度变化在整个粉体流动行为分析中是很重要的，在剪切强度(主 应力)、莫尔圆、破坏包络线及库仑粉体中描述流动行为特性，现有的无法测量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够在可变主应力下驱动剪切盒旋转，并结 合高精度自动化控制系统进行自动数据采集分析、统计的一种动态粉体流动行为分析仪。

本发明的另外一个目的在于提供一种可以模拟粉体在不同的环境变化条件下进 行测量的一种动态粉体流动行为分析仪。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：