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CN105727673A - 一种间歇性气固分离与固体收集系统 - Google Patents

一种间歇性气固分离与固体收集系统 Download PDF

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CN105727673A
CN105727673A CN201610136605.2A CN201610136605A CN105727673A CN 105727673 A CN105727673 A CN 105727673A CN 201610136605 A CN201610136605 A CN 201610136605A CN 105727673 A CN105727673 A CN 105727673A
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CN
China
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gas
solid separation
storehouse
gas solid
intermittent
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Application number
CN201610136605.2A
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English (en)
Inventor
谢德擎
石亮
穆松
刘建忠
蔡景顺
赵旦
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Sobute New Materials Co Ltd
Jiangsu Bote New Materials Co Ltd
Original Assignee
Sobute New Materials Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D50/00Combinations of methods or devices for separating particles from gases or vapours
    • B01D50/20Combinations of devices covered by groups B01D45/00 and B01D46/00

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)

Abstract

本发明公开了一种间歇性气固分离与固体收集系统,包括气固分离器、集尘小杯、集尘小杯升降装置、风机、气流调节阀、喇叭罩、振荡器、支架、塑料软管、控制线与数控系统,所述气固分离器包括进气口、出气口、出料口、气固分离仓、筛网与仓罩;所述气固分离器包括进气口、出气口、出料口、气固分离仓、筛网与仓罩。本发明结构简单,自动化程度高,安装、使用、维护方便,收尘效率高,混粉程度低;可高效自动间歇性收集粉体,方便后续对粉体进行针对性实验研究。

Description

一种间歇性气固分离与固体收集系统
技术领域
本发明属于机械自动化领域,尤其涉及一种间歇性气固分离与固体收集系统,具体的说,可配合混凝土粉磨机实现对水泥基复合材料试件逐层磨粉、收集,且可有效避免各层粉末间的混粉。
背景技术
为量化侵蚀介质对水泥基复合材料(如混凝土)性能劣化的影响,需要通过实验获取基体内部不同深度侵蚀介质的含量;众多现行实验规程(JT270-98、JGJT322、SL352等)均规定,取水泥基复合材料不同深度的试样并磨成粉末,通过化学分析法分析计算,获取基体中不同深度的氯离子、硫酸根离子的含量。
粉磨机取样法是将水泥基复合材料逐层制粉的常用方法,涉及的专利与设备如下:CN101138745A-高端湍流振动研磨机,CN101264460B-混凝土粉末打磨机,丹麦的ProfileGrinder。这些设备能够将混凝土研磨细化,也可以实现从基体表面逐层磨粉,但是设备磨下来的粉末需要人工不断地收集,且设备工作时粉尘很大,不利于身体健康。
现有的众多收尘器与气固分离装置,涉及的专利如下:CN201520488779-收尘器,CN200880018231-气固分离器,CN201210424904-一种气固分离设备,CN201210215186-一种滤袋气固分离器及其气固分离方法。这些设备可有效实现气固分离,但分离后的粉末粘在分离器内部,无法进行自动收集分离取样,并且个别设备体积庞大。因此,需要一种间歇性气固分离与固体收集系统,配合混凝土粉磨机实现对水泥基复合材料试件逐层磨粉取样,既能吸收扬尘、实现气固分离,又能间歇性的自动收集分离后的粉体。
发明内容
本发明解决了在利用粉磨机逐层粉磨水泥基复合材料时,需要手动收集粉末,自动化程度低,且该过程扬尘较大,危害实验人员健康的问题。
为解决上述技术问题,本发明公开了一种间歇性气固分离与固体收集系统,配合混凝土粉磨机实现对水泥基复合材料试件逐层磨粉取样,既能吸收扬尘实现气固分离,又能间歇性自动收集分离后的粉体。
本发明提供了一种间歇性气固分离与固体收集系统,包括气固分离器、集尘小杯、集尘小杯升降装置、喇叭罩、气流调节阀、电磁振荡器、风机、支架、塑料软管、控制线与数控系统;
所述气固分离器包括进气口、出气口、出料口、气固分离仓、筛网与仓罩;所述仓罩位于气固分离仓上方,筛网位于气固分离仓与仓罩之间;所述气固分离仓上部为圆柱体形,下部为锥体形;所述进气口位于气固分离仓的底部锥体的一侧,出气口位于仓罩的一侧,出料口位于气固分离仓的正下方;其中,气固分离仓、筛网与仓罩同轴设置;
所述气固分离器固定在支架上,底部的出料口可与集尘小杯间歇性接触,电磁振荡器紧贴于气固分离仓上部圆柱体的一侧,所述进气口通过光滑内壁的塑料软管与喇叭罩相连,所述出气口通过塑料软管与风机相连,在出气口与风机之间装有气流调节阀,所述数控系统通过控制线分别与集尘小杯升降装置、电磁振荡器、风机相连。
所述气固分离器与集尘小杯均为不锈钢材料或硬质塑料。
所述进气口、出气口与出料口的内径Φ2~6cm,外径Φ2.2~8cm,厚度为d0.2~2cm;所述进气口倾斜放置,与水平面交角10°~50°。
所述气固分离仓圆柱体内径Φ10~30cm,外径Φ10.2~32cm,厚度为d0.2~2cm;所述气固分离仓圆柱体高度h1=5~20cm,气固分离仓底部锥体竖直高度h2=5~20cm。
所述筛网的目数为200~800,对应的孔径为15~80μm。
所述进气口尽可能位于气固分离仓锥体的底部;所述气固分离仓、进气口与出料口内壁光滑,焊接处应经过打磨抛光处理。
本发明在数控系统的控制下,单层粉体分离、收集过程可分为吸尘作业、震动作业与过渡作业。吸尘作业:数控系统通过控制集尘小杯升降装置,顶起集尘小杯,密封出料口;同时,数控系统控制启动风机;该作业时,含有粉末的气体从进气口进入,在气固分离器内发生分离。震动作业:数控系统控制关闭风机;并通过控制集尘小杯升降装置,落下集尘小杯;同时,数控系统控制电磁振荡器,启动震动功能;该作业时,气固分离器内的粉体落至集尘小杯内。过渡作业:数控系统控制电磁振荡器,关闭震动功能;该作业时,将集尘小杯中的粉体装入密封袋中待测,随后进入下一次气固分离、收集过程。
本发明所述气固分离器的作用原理为:含有粉体的气体从进气口进入,从气固分离仓底部锥体向上运行,由于气固分离仓截面积较大、且下部小上部大,气体流速不断降低,粉体在惯性及重力作用下发生沉降;气体通过筛网时,进一步发生气固分离,粉体粒径大于筛网孔径的部分留在下部,粒径较小的部分进入仓罩,最后通过塑料软管进入风机进一步分离。
本发明中的筛网为可更换部件,可以根据粉磨机粉末粒径选择合适孔径的筛网,在使用过程应定期更换筛网。
本发明的优点:结构简单,自动化程度高,安装、使用、维护方便,收尘效率高,混粉程度低。可高效自动间歇性收集粉体,方便后续对粉体针进行实验研究。
附图说明
图1为本发明所述气固分离与固体收集系统的整体结构示意图。
图2为本发明所述气固分离器的各部件爆炸示意图。
图3为本发明所述气固分离器的主体剖面示意图。
图4为本发明所述气固分离器的作用原理示意图。
图1~4中的具体标注为:1仓罩、2气固分离仓、3进气口、4塑料软管、5喇叭罩、6出料口、7集尘小杯、8集尘小杯升降装置、9出气口、10电磁振荡器、11气流调节阀、12风机、13数控系统、14支架、15控制线、16筛网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1~4所示,本发明所述间歇性气固分离与固体收集系统包括气固分离器、集尘小杯7、集尘小杯升降装置8、风机12、气流调节阀11、喇叭罩5、电磁振荡器10、支架14与数控系统13,气固分离器包括仓罩1、气固分离仓2、进气口3、出料口6、出气口9和筛网16。
气固分离器固定在支架14之上;在集尘小杯升降装置8的作用下,气固分离器底部的出料口6可与集尘小杯7间歇性接触;电磁振荡器10紧紧位于气固分离器2一侧。进气口3位于气固分离仓2的底部锥体的一侧,出气口9位于仓罩1的一侧,出料口6位于气固分离仓的下方;气固分离仓2下部为锥体形,与进气口3、出料口9相连;气固分离仓2上部为圆柱体形,与筛网16、仓罩1相连;筛网16位于气固分离仓2与仓罩1之间,仓罩1位于气固分离仓2上方。其中,气固分离仓2、筛网16与仓罩1同轴设置。
数控系统13通过控制线15直接控制风机12、电磁振荡器10与集尘小杯升降装置8,实现间歇性气固分离与固体收集动作:吸尘作业时,顶起集尘小杯5、密封出料口4,启动风机12,含有粉末的气体通过喇叭罩5、塑料软管4,并从进气口3进入,在气固分离器内发生分离;震动作业时,关闭风机12,落下集尘小杯5,启动电磁振荡器10的震动功能,气固分离器内的粉体落至集尘小杯5内;过渡作业时,关闭电磁振荡器10的震动功能,将集尘小杯7中的粉体装入密封袋中待测,并进入下一次气固分离、自动收集作业。
气固分离器的作用原理为:含有粉体的气体从进气口进入,从气固分离仓底部锥体向上运行,由于气固分离仓截面积较大、且下部小上部大,气体流速不断降低,粉体在重力作用下发生沉降;气体通过筛网时,进一步发生气固分离,粉体粒径大于筛网孔径的部分留在下部,粒径较小的部分进入仓罩,最后通过塑料软管进入风机排出。
本发明中的筛网为可更换部件,可以根据粉磨机粉末粒径选择合适孔径的筛网,在使用过程应定期更换筛网。
显然,本发明的上述实例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
实施例
加工生产了一种间歇性气固分离与固体收集系统,具体的材质与参数如下:
气固分离器与集尘小杯均为不锈钢材料。气固分离器的进气口与出气口内径3cm、外径3.5cm,出料口内径3cm、外径4cm,气固分离仓上部圆柱体内径20cm、外径21cm、高10cm,气固分离仓下部锥体竖直高度15cm,气固分离器仓罩内径20cm、外径21cm、高6cm,筛网500目,进气口与水平夹角45o;集尘小杯内径5cm、外径7cm、高8cm、底厚1cm,选择简易蝶形气流调节阀,风机选择离心式抽风机(功率1400W),选择电磁仓壁振动器(型号CZ100,功率100W)。
通过数控系统设置工况:吸尘作业1.5min,控制顶起集尘小杯、密封出料口,并启动风机;震动作业1min,关闭风机,落下集尘小杯,并启动震动功能;装袋作业0.5min,关闭震动功能,将集尘小杯中的粉体装入样品袋待检测;吸尘作业1.5min+震动作业1min+过渡作业0.5min周期循环作业。
具体操作如下:通过数控系统启动本发明中的间歇性气固分离与固体收集系统,开始吸尘作业,在此期间操作磨粉机粉磨试块(譬如,混凝土长方体试块),设置单层粉磨厚度,粉体及扬尘通过喇叭罩、塑料软管与进气口进入气固分离仓;在粉体惯性、重力于筛网的作用下,气固发生分离;1.5min后,进入震动作业,此时停止粉磨试块,数控系统控制关闭风机,落下集尘小杯,并启动震动功能,气固分离仓内的粉体悉数落入集尘小杯;1min后,停止震动功能,手动将集尘小杯内的粉体转移到样品袋中;0.5min后进入下一个循环。
评价该设备的两个重要指标是得粉率与粉体纯度:得粉率是指粉磨特定厚度时,实际收集粉体质量与试块磨损质量的比值;粉体纯度反映仓体内残留粉体对后续粉体的污染程度,粉体纯度越大对应的污染程度越小。
验证实验:取两块烘干后的混凝土试块40mm*40mm*100mm,截面积A=40*40mm2;试块的配合比为:水泥433kg/m3,砂587kg/m3,石1139kg/m3,水195kg/m3;一块含特定浓度的侵蚀性氯离子(浓度范围:0~0.8%,沿径向不断降低),另一块则完全不含氯离子;利用粉磨机交替粉磨两试块,各粉磨十层,每次粉磨0.5mm,利用本发明中设备自动收集粉体。
数据处理:通过游标卡尺测量每层实际粉磨的厚度di,称量本发明所收集的每层粉体质量mri,参照规程JT270-98中的化学分析法测量粉体中氯离子实际含量ci。由单层实际粉磨厚度di、截面积A与实际密度ρ,换算理论得粉量mti=di*A*ρ,并进一步计算实际得粉率Qi=mri/mti=mti/(di*A*ρ);按照氯离子质量守恒定律,可以计算编号为偶数的粉体纯度(编号1与2为一组,编号3与4为一组),以编号2的粉体纯度计算为例,P2=(1-c2/c1)*100%。
表1得粉率与粉体纯度验证试验
利用本发明中所述设备配合混凝土粉磨机对水泥基复合材料试件进行逐层磨粉取样,由实验数据可知,测试过程的平均得粉率为96.4%,粉体纯度为98.1%。仅有不足4.0%的粉体损失率,可以保证整个实验过程扬尘较少,提供几乎无扬尘的实验环境;同时,也能确保当单层粉磨厚度尽可能小时,仍能获取足够多的粉体进行实验测试。粉体纯度高达98.1%,对应混粉程度不足2.0%,说明各层粉体之间的相互污染程度比较小,最大限度的确保后续实验精度。

Claims (6)

1.一种间歇性气固分离与固体收集系统,其特征在于:包括气固分离器、集尘小杯(7)、集尘小杯升降装置(8)、喇叭罩(5)、气流调节阀(11)、电磁振荡器(10)、风机(12)、支架(14)、塑料软管(4)、控制线(15)与数控系统(13);
所述气固分离器包括进气口(3)、出气口(9)、出料口(6)、气固分离仓(2)、筛网(16)与仓罩(1);所述仓罩(1)位于气固分离仓(2)上方,筛网(16)位于气固分离仓(2)与仓罩(1)之间;所述气固分离仓(2)上部为圆柱体形,下部为锥体形;所述进气口(3)位于气固分离仓(2)的底部锥体的一侧,出气口(9)位于仓罩(1)的一侧,出料口(6)位于气固分离仓(2)的正下方;其中,气固分离仓(2)、筛网(16)与仓罩(1)同轴设置;
所述气固分离器固定在支架(14)上,底部的出料口(6)可与集尘小杯(7)间歇性接触;所述电磁振荡器(10)紧贴于气固分离仓(2)上部圆柱体的一侧;所述进气口(3)通过光滑内壁的塑料软管(4)与喇叭罩(5)相连,所述出气口(9)通过塑料软管(4)与风机(12)相连,在出气口(9)与风机(12)之间装有气流调节阀(11),所述数控系统(13)通过控制线(15)分别与集尘小杯升降装置(8)、电磁振荡器(10)、风机(12)相连。
2.根据权利要求1所述的一种间歇性气固分离与固体收集系统,其特征在于,所述气固分离器与集尘小杯(7)均为不锈钢材料或硬质塑料。
3.根据权利要求1所述的一种间歇性气固分离与固体收集系统,其特征在于,所述进气口(3)、出气口(9)与出料口(6)的内径Φ2~6cm,外径Φ2.2~8cm,厚度为d0.2~2cm;所述进气口(3)倾斜放置,与水平面交角10o~50o
4.根据权利要求1所述的一种间歇性气固分离与固体收集系统,其特征在于,所述气固分离仓(2)体内径Φ10~30cm,外径Φ10.2~32cm,厚度为d0.2~2cm;所述气固分离仓(2)圆柱体高度h1=5~20cm,气固分离仓(2)底部锥体竖直高度h2=5~20cm。
5.根据权利要求1所述的一种间歇性气固分离与固体收集系统,其特征在于,所述筛网(16)的目数为200~800,对应的孔径为15~80μm。
6.根据权利要求1所述的一种间歇性气固分离与固体收集系统,其特征在于,所述进气口(3)位于气固分离仓(2)锥体的底部;所述气固分离仓(2)、进气口(3)与出料口(6)内壁光滑,焊接处应经过打磨抛光处理。
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