全文摘要
本实用新型涉及一种测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置。测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置包括用于装载物料且底部设有出料口的物料仓、设置在出料口的下方且用于接收从出料口卸出的物料的接料仓和用于与气源连接的气管，气管上设有用于调节进气量的充气阀门，气管上于充气阀门的下游设有能显示气管内气体参数的气流测速仪或气体流量计，测量装置还包括设置在出料口处的气体分配器和设置在出料口下方的出料阀门。上述技术方案能够测量出物料无拱排流所需最小喷气速率。
主设计要求
1.一种测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于，包括：物料仓，用于装载物料，物料仓的底部设有用于卸料的出料口；接料仓，设置在出料口的下方，用于接收从出料口卸出的物料；气管，用于与气源连接，气管上设有用于调节进气量的充气阀门；气流测速仪或气体流量计，设置在气管上且位于充气阀门的下游，用于测量气管内气体的参数以计算喷入物料仓内气体的喷气速率；气体分配器，设置在出料口处，与气管连通，用于向物料仓内喷入气体；出料阀门，设置在出料口处，在物料仓装入物料时处于关闭状态以封堵出料口，在卸料时处于开启状态以使物料正常从出料口处流入接料仓。
设计方案
1.一种测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于，包括：
物料仓，用于装载物料，物料仓的底部设有用于卸料的出料口；
接料仓，设置在出料口的下方，用于接收从出料口卸出的物料；
气管，用于与气源连接，气管上设有用于调节进气量的充气阀门；
气流测速仪或气体流量计，设置在气管上且位于充气阀门的下游，用于测量气管内气体的参数以计算喷入物料仓内气体的喷气速率；
气体分配器，设置在出料口处，与气管连通，用于向物料仓内喷入气体；
出料阀门，设置在出料口处，在物料仓装入物料时处于关闭状态以封堵出料口，在卸料时处于开启状态以使物料正常从出料口处流入接料仓。
2.根据权利要求1所述的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于：所述接料仓的底部设有用于测量接料仓内物料重力的称重装置。
3.根据权利要求2所述的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于：所述称重装置包括压力传感器。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于：所述气体分配器的下方设有风箱，风箱具有与所述气管连通的接口。
5.根据权利要求4所述的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于：所述风箱为环形结构，风箱的内环箱壁围成与所述出料口连通的供物料流向接料仓的流通通道。
6.根据权利要求5所述的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于：所述流通通道为截面尺寸沿物料流出方向逐渐增大的锥形通道。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，其特征在于：所述气管上于所述气流测速仪的下游设有用于显示气管内气压的压力显示器。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置。
背景技术
物料起拱是指物料在料仓出料口处形成穹拱状，阻碍排料的现象。对于粘性粉体物料来讲，其在卸料过程中由于存在气固流体动力相互作用和固固粘性相互作用，在料仓或料斗的底部形成稳定的拱形结构，阻碍上部物料的流动，导致细颗粒和粘性颗粒难以从筒仓和料斗中排出。
为防止物料起拱，现有技术中有好几种方式，如改善料仓的构造、在料仓内安装振动器或在料仓内吹入压缩空气。采用在料仓内吹入压缩空气的方式时，物料起拱的程度与喷气速率有一定关系，如图1至图4所示，气体从料仓底部放置的气体分配器进入料仓内，箭头表示气体吹入方向。图1至图4为四种典型的喷气速率工况下料仓1内卸料情况，且图1至图 4的喷气速率逐渐增大。由图可看出，图1中拱状结构3明显，图2中拱状结构的形状比图1大，但都是完整的拱，图2中接料桶2内的物料量比图1多，图3中为物料部分起拱，形成管状的卸料通道，接料桶2内物料量较图1和图2更多，图4无物料起拱现象，卸料情况良好。因此，增大喷气速率有利于料仓卸料，避免料仓内发生物料起拱现象。但是，采用图4中的喷气速率已经能实现料仓内无物料起拱现象发生，继续增加喷气速率会造成设备耗能增大，因此，需要测量出料仓内物料无拱排流所需的最小喷气速率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置，以测出物料无拱排流时所需的最小喷气速率。
为实现上述目的，本实用新型的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置的技术方案是：
测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置包括：
物料仓，用于装载物料，物料仓的底部设有用于卸料的出料口；
接料仓，设置在出料口的下方，用于接收从出料口卸出的物料；
气管，用于与气源连接，气管上设有用于调节进气量的充气阀门；
气流测速仪或气体流量计，设置在气管上且位于充气阀门的下游，用于测量气管内气体的参数以计算喷入物料仓内气体的喷气速率；
气体分配器，设置在出料口处，与气管连通，用于向物料仓内喷入气体；
出料阀门，设置在出料口处，在物料仓装入物料时处于关闭状态以封堵出料口，在卸料时处于开启状态以使物料正常从出料口处流入接料仓。
有益效果：该测量装置在实际使用过程中，气管与气源连接以向气体分配器中通入压缩空气，通过充气阀门调整进入气管内气体的流量，利用气流测速仪可测出喷入气管内气体的速率，或者利用气体流量计测出进入气管内气体的流量，观察在喷入气管内的不同气体速率下或喷入气管内的不同气体流量下，物料仓内是否出现物料起拱现象，若物料仓内的物料不起拱而从出料口落下，则气流测速仪或气体流量计所显示的最小数值所对应的喷入物料仓内气体的喷气速率即为所需要测量的物料无拱排流时所需的最小喷气速率。
进一步地，所述接料仓的底部设有用于测量接料仓内物料重力的称重装置。
有益效果：称重装置能够测量出接料仓内物料的重力，根据测得的接料仓内物料的重力的变化，来判断物料仓内物料是否不起拱，进而测得物料无拱排流时所需的最小喷气速率。
优选地，所述称重装置包括压力传感器。
有益效果：称重装置使用压力传感器，结构简单，能够精确的测得接料仓内物料的重力值，使得最终测量出的物料无拱排流时所需的最小喷气速率值更精确。
进一步地，所述气体分配器的下方设有风箱，风箱具有与所述气管连通的接口。
有益效果：在气体分配器下方设置风箱便于设置，气管中的气体先吹入风箱中，再均匀进入气体分配器中，使气体分配器中储存的气体能够均匀喷入物料仓内。
进一步地，所述风箱为环形结构，风箱的内环箱壁形成与所述出料口连通的供物料流向接料仓的流通通道。
有益效果：风箱为环形结构，且风箱的内环箱壁形成与出料口连通的供物料流向接料仓的流通通道，能够避免向风箱内充气时，气压顶压出料口而不利于物料的卸出。
进一步地，所述流通通道为截面尺寸沿物料流出方向逐渐增大的锥形通道。
有益效果：便于物料的卸出。
进一步地，所述气管上于所述气流测速仪的下游设有用于显示气管内气压的压力显示器。
有益效果：压力显示器能够显示气管内气压情况，监测和保障气源能够正常向气管内充气。
附图说明
图1为现有技术中采用向料仓内充入压缩空气来防止物料起拱时以第一喷气速率喷入料仓时的卸料示意图；
图2为现有技术中采用向料仓内充入压缩空气来防止物料起拱时以第二喷气速率喷入料仓时的卸料示意图；
图3为现有技术中采用向料仓内充入压缩空气来防止物料起拱时以第三喷气速率喷入料仓时的卸料示意图；
图4为现有技术中采用向料仓内充入压缩空气来防止物料起拱时以第四喷气速率喷入料仓时的卸料示意图；
图5为本实用新型提供的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置的结构示意图；
图6为接料仓内粉体物料重力值和初始状态下物料仓内粉体物料重力值的比值w与喷气速率u的关系曲线图。
附图标记说明：1-料仓，2-接料桶，3-拱形结构，4-物料仓，5-气体分配器，6-出料阀门，7-接料仓，8-光纤，9-数据转换系统，10-数据采集系统，11-压力传感器，12-出料口，13-风箱，14-压力显示器，15-气管，16-气流测速仪，17-充气阀门，18-风机，19-流通通道。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
本实用新型的测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置的具体实施例：
如图5所示，测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置包括用于装载物料的物料仓4，物料仓4为高500mm，壁厚3mm，内径为200mm的有机玻璃筒仓，操作人员能够直观地看到物料仓4内物料的装卸情况。物料仓4的底部设有用于卸料的出料口12，出料口12的下方设有出料阀门6，出料阀门6为滑动阀门，滑动阀门在物料仓4内装入物料时处于关闭状态以封堵出料口12而防止物料漏出，在卸料时处于开启状态以使物料正常从出料口12处流出。出料口12的下方还设有用于装载从物料仓4内卸出的物料的接料仓7，接料仓7为口径大于出料口12口径的桶状结构，保证卸料时物料能够进入接料仓7内而不散落在接料仓7外。
接料仓7的底部设有用于测量接料仓7内物料重力的称重装置，本实施例中，称重装置采用压力传感器11，不仅安装方便，而且测量结果更加准确。为便于操作人员了解接料仓7内物料的重力，压力传感器11通过光纤连接有数据转换系统9，数据转换系统9连接有数据采集系统10。数据转换系统9能够将压力传感器11所检测到的电压信号转化为数字信号，并将数字信号传送到数据采集系统10中，使数据采集系统10进行一次数据收集。
本实施例中的物料为粘性粉体物料，由于粘性粉体物料在卸料过程中存在气固流体动力相互作用和固固粘性相互作用，在物料仓4的底部容易形成稳定的拱形结构而阻碍上部物料的流动，导致粘性粉体物料无法从出料口12处排出。为解决这种状况，物料仓4底部于出料口12处设有气体分配器5，气体分配器5上设有多个气体喷出口，在接入气源时能够向物料仓4内喷入均匀的气体。气体分配器5的下方设有与物料仓4连接的风箱13，风箱13为环形结构，其内环箱壁围成与出料口12连通的供粘性粉体物料流向接料仓7的流通通道19。为便于粘性粉体物料的流出，流通通道19设置成截面尺寸沿粘性粉体物料流出方向逐渐增大的锥形结构。
测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置还包括用于供气的气源，具体地，气源采用风机18，风机18的出风口处连接有气管15。气管15的另一端与风箱13上设置的气管接口连接，即气管15内的气体吹入风箱13中，再进入气体分配器5内储存，由气体分配器5上的气体喷出口向物料仓4内喷出。气管15上于风机18的下游设有充气阀门17，通过转动充气阀门17能够调节进入气管15内的进气量。气管15上于充气阀门17的下游设有气流测速仪16，气流测速仪16能够显示喷入气管15内气流的速率。本实施例中，为减少误差，以气管内气体的流量（mm³\/s）与物料仓仓底截面尺寸（mm²）的比值作为喷入物料仓内气体的喷气速率，该比值为一个平均值。通过气流测速仪16上显示的气流速率值与气管15截面积的乘积即可计算出气管内气体的流量，进而用该流量与物料仓下底面截面尺寸的比值即能计算出该气管内气流速率下喷入物料仓内气体的喷气速率。气管15上于气流测速仪16的下游设有用于检测气管内气体压力的压力显示器14，实际使用中，压力显示器14可以为压力表。
测量物料无拱排流所需最小喷气速率的测量装置的测量过程：
首先向物料仓4中装入一定量的粘性粉体物料，测量出加入的粘性粉体物料的重力，此时出料阀门6和风机18处于关闭状态；然后开启风机18，同时打开出料阀门6，转动充气阀门17调节进气量，使气流测速仪16上显示的气流速率值为0mm\/s，物料仓4内的粘性粉体物料经出料口12沿着流通通道19进入接料仓7内；观察物料仓4内粘性粉体物料的卸出情况，直至出料口12处不再有粘性粉体物料卸出时，通过数据采集系统10记录此时压力传感器11采集到的接料仓7内粘性粉体物料的重力值和此时气流测速仪16上的喷气速率值，即一组数据收集完成。
将物料仓4内未卸出的粘性粉体物料重新整理，并加入新的粘性粉体物料，使物料仓4内粘性粉体物料的重力值保持在初始状态值，转动充气阀门17，调节气管内进气量，使气流测速仪16显示的气流速率值在计算后所对应的喷气速率值分别为10mm\/s、20mm\/s、30mm\/s、40mm\/s、50mm\/s、60mm\/s、70mm\/s，根据先前经验可得，喷气速率在40mm\/s~50mm\/s之间时，卸料情况会有突变，因此在40mm\/s~50mm\/s区间内设置4组加密组，加密组的喷气速率分别为42mm\/s、44mm\/s、46mm\/s、48mm\/s，即总体上共进行11组试验，通过数据采集系统10记录相应喷气速率以及该喷气速率下压力传感器11所采集到的接料仓7内粉体物料的重力值，即十一组数据收集完成。
在计算机上计算出每个喷气速率下压力传感器检测到的接料仓7内粉体物料重力值和初始状态下物料仓4内粉体物料重力值的比值，记该比值为w，喷气速率为u，在计算机上绘制出w与u的关系曲线。如图6所示，观察曲线可知，曲线整体上分为两段，一段为随着喷气速率的增加而增加的上升段，另一段则随着喷气速率的增加而保持不变的水平段，水平段与上升段的交点处对应的喷气速率48mm\/s即为物料无拱排流所需最小喷气速率，该喷气速率下，物料仓内物料无起拱现象，在最小喷气速率的基础上，继续增加喷气速率，物料仓内也不会出现物料起拱现象，因此接料仓内的物料重力值与物料仓内物料的初始重力值的比值保持恒定。当然，在其他实施例中，物料仓内也可以不装入粘性粉体物料，可根据实际情况装载其他类型的物料，相应的，接料仓内物料重力值和初始状态下物料仓内物料重力值的比值与对应的喷气速率关系曲线也各不相同。
当然，在其他实施例中，气流测速仪也可以替换成气体流量计，气体流量计能够测出气管内气体的流量，从而根据测出的该气体流量值与物料仓仓底截面积的比值计算出该气体流量下的喷气速率，然后按照上述步骤进行测量物料无拱排流所需最小喷气速率。
上述实施例中，物料仓为筒仓，在其他实施例中，可根据实际情况选用不同形状结构的物料仓，如物料仓可以采用底部为锥形结构的料斗，采用料斗时，在物料不起拱的情况下，可近似的将接料仓内物料最终的重力值与物料仓内物料的初始值认为相等，这样在计算机上绘制关系曲线时，只需通过绘制接料仓内物料重力值与相应的喷气速率的关系曲线即可，找出接料仓内物料重力值与物料仓内物料的初始值相等时的最小喷气速率值即可得到物料无拱排流所需最小喷气速率。
上述实施例中，称重装置采用压力传感器，在其他实施例中，称重装置也可以直接采用计量称，计量称能直观显示出接料仓内物料重力值读数，此时可以不设置数据采集系统和数据转换系统，观察人员直接记录相应数据并绘入计算机中。
上述实施例中，在气体分配器的下方设置风箱，风箱具有与气管连通的接口，在其他实施例中，也可以不设置风箱，而是将气体分配器直接与气管连通。
上述实施例中，在接料仓的底部设有用于测量接料仓内物料重力的称重装置，通过计算接料仓内物料重力与物料仓内初始物料重力的比值与对应喷气速率的关系，来测量物料无拱排流所需最小喷气速率；当然在其他实施例中，对物料无拱排流所需最小喷气速率的测量精确度要求较低的情况下，也可以不设置称重装置，而是直接从物料仓上方观察物料仓内物料是否起拱，不起拱时的最小喷气速率即为物料无拱排流所需最小喷气速率。
上述实施例中，风箱的内环箱壁围成的流通通道为沿物料流出方向逐渐增大的锥形通道，在其他实施例中，风箱的内环箱壁围成的流通通道也可以做成柱形通道。
上述实施例中，风箱为环形结构，在其他实施例中，若物料仓的底部足够大，此时在物料仓的底部可设置多个气体分配器，相应的，风箱可以不采用环形结构，比如采用长方体结构，并且分别对应各个气体分配器设置。
上述实施例中，气管上于所述气流测速仪的下游设有用于显示气管内气压的压力显示器，在其他实施例中，若气管内的压力处于安全范围内，也可以不设置压力显示器。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920667556.4
申请日:2019-05-10
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:41(河南)
授权编号:CN209673836U
授权时间:20191122
主分类号:G01P 5/00
专利分类号:G01P5/00;G01F1/00;B65D88/70
范畴分类:31D;
申请人:河南工业大学
第一申请人:河南工业大学
申请人地址:450001 河南省郑州市高新技术产业开发区莲花街100号
发明人:冯永;潘樊;晁宇昂;刘宇;刘杰
第一发明人:冯永
当前权利人:河南工业大学
代理人:李天龙
代理机构:41119
代理机构编号:郑州睿信知识产权代理有限公司 41119
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：测速仪论文;