[發明專利]一種動態粉體流動行為分析儀

在審

• 申請號: 201610006311.8
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105699210A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 曾令長
• 申請（專利權）人: 曾令長
• 主分類號: G01N3/22
• 分類號: G01N3/22;G01N19/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

技術領域

本發明涉及一種動態粉體流動行為分析儀，屬于國際專利分類表中“G01N借助于 測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料”技術領域。

背景技術

通過分析粉體動態數據來描述流動行為表征。粉體工業在加工、存儲、運輸、料倉 中常出現拱架/鼠孔結構，如壓縮拱，其由受料倉壓力作用固結強度增加導致結拱；鍥形拱， 其由塊狀物料互相嚙合在孔口架橋成拱；粘結粘附拱，其由水分、靜電吸附導致粉料與倉壁 粘附力增強成拱；氣壓平衡拱，其由卸料裝置密封不好，導致大量空氣從底部漏入倉內使料 層上下氣壓平衡所致。

在粉粒料的貯存與輸送系統中，物料的流動性、物料之間及物料與固體壁面的摩 擦；在料斗的設計中，排料口的大小、料斗壁的傾斜角以及粉料對料斗壁的壓力，設計不合 理的料斗會給生產造成很大的困難；這些影響粉粉體流動的行為特征無法采用傳統的測休 止角，振實密度、流速測量方法來解決；需要一種新的測量方法及測量裝置，可以模擬粉體 實際狀態環境下獲得實時動態數據分析。

現有儀器只能滿足部分功能測試使用，常用應變控制式直接剪切儀來實施；而應 變控制式直接剪切儀直接對試樣進行剪切，對粉體剪切性、內部強度、內部摩擦角進行測 定，其由剪切盒、垂直加壓設備、剪切傳動裝置、測力計以及位移量測系統組成。垂直加壓設 備可采用杠桿傳動；測力計，采用應變圈；量表為百分表或位移傳感器，其具體操作步驟如 下：

1)對準剪切盒的上下盒，手稿固定銷釘；

2)將準備好的預處理過的試樣，壓入剪切盒底，移去環刀，并順次加上傳壓活塞及 加壓框架；

3)取不少于4個試樣，并分別施加不同的垂直壓力，其壓力大小根據要求而定，加 載負荷時應輕輕加上；

4)當在試樣上施加垂直壓力后，若每小時垂直變形不大于0.005mm，則認為試樣已 達到固結穩定；

5)試樣達到固結穩定后，安裝測力計，徐徐轉動手輪，使上盒前端的鋼珠恰與測力 計接觸，測記測力計初讀數；

6)松開外面四只螺桿，拔去里面固定銷釘，然后開動電動機，使應變圈受壓，觀察 測力計的讀數，它將隨下盒位移的增大而增大，沒測力計讀數不再增加或開始倒退時，即出 現峰值，認為試樣已破壞，記下破壞值，停機；

7)當剪切過程中測力計讀數無峰值時，繼續剪切到達峰值時停機；

8)剪切結束后，卸載剪切力和垂直壓力，取出試樣；

9)計算：手工繪畫出以剪應力為縱坐標，剪切位移為橫坐標，繪制剪應力與剪切位 移關系曲線，計算抗剪強度、內摩擦角、粘聚力。

其存在如下的缺陷和不足：

1)樣品預處理的過程非常復雜，樣品處理均勻性受操作者的經驗影響很大；

2)應變條件復雜，繁多的機械結構處理，實施比較復雜；

3)上下剪切盒位移變化，從而使剪切面發生變化，逐漸變小；

4)因樣品固結預先處理，限定的剪切面不一定是最薄弱面；

5)剪切面上受到的剪應力分布不均勻；

6)無法重復性剪切一個樣品，數據的重復性較差；

7)粉體受到加工工藝過程中內部溫濕度環境變化影響，同時在倉儲、運輸、卸料等 過程中會受外部溫濕度環境變化的影響；這些環境變化對粉體的流動行為的影響是不可忽 略的因素，現有的只能在常溫下進行；

8)現有的測量只能在常溫狀態下測試，無法模擬粉體在不同的環境下如：高溫、低 溫、濕度或者溫度交變狀態下的分析粉體的流動行為特性；

9)現有的技術和測試方法自身的限制，無法量化測試過程中的粉體流動行為動態 變化數據分析和模型建立；

10)無法測量壁面摩擦角，從而無法與內摩擦角數據來確定設計一個料斗半頂 角；

11)粉體的松裝密度變化在整個粉體流動行為分析中是很重要的，在剪切強度(主 應力)、莫爾圓、破壞包絡線及庫侖粉體中描述流動行為特性，現有的無法測量。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種能夠在可變主應力下驅動剪切盒旋轉，并結 合高精度自動化控制系統進行自動數據采集分析、統計的一種動態粉體流動行為分析儀。

本發明的另外一個目的在于提供一種可以模擬粉體在不同的環境變化條件下進 行測量的一種動態粉體流動行為分析儀。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：