专利名称：用于连续控制在陶瓷工业中使用的粉末的粒度分布的方法以及用于实施该方法的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制和确定在陶瓷工业中使用的粉末的粒度分布的设备和相关方法，上述粉末特别是通过喷雾干燥或雾化法获得的陶瓷粉末，也被称为雾化粉末，或者通过干燥研磨获得的粉末。
背景技术：
生产这种雾化粉末的设备通常被称为雾化器。
已知使用诸如筛选、激光衍射、超声波声谱和显微镜分析之类的方法来确定粉末粒度分布。
具有良好精度和低成本的快速执行方法是基于处理由合适的摄像机或照相机或已知的光学度量(optometric)机构获得的图像；该方法被称为CAIA(计算机辅助图像分析)。
已知方法使得能通过与需要的分布进行比较来分析陶瓷粉末的粒度分布(以重量或体积)。
进行这种分析以便避免使用具有超出规定范围的粒度分布的陶瓷粉末，这种粉末会使得所成形瓷砖的孔隙度不满足在质量规程中限定的合格标准。
在实际中，技术专家通常分析所述粉末的粒度分布数值，从而直接调节控制制粉设备(例如雾化器)操作的参数，以便维持粒度分布曲线处于预定范围内。
因此，这些调节需要有专家的存在，该专家能够完成所述测量，处理数据并且随后适当地改变所述参数的数值。
这些操作可能造成高比例的人为差错，并且随之产生在获得数据方面的统计不确定性、低测量速度和调节制粉设备的延迟，以及因为要有至少一个技术操作者的监控引起的对公司来说最终的高成本。
发明内容
本发明的目的在于在简单和合理方案的框架内克服前述的缺点。特别地，本发明提出使测量和记录粒度分布曲线自动化，并且通过与一个系统的功能性连接而使得其控制生效，其中所述的这个系统通过用于调节设备的至少一个操作参数的机构来确定离开粉末生产设备特别是来自雾化器的颗粒的粒度分布。
通过在权利要求中限定的特征，本发明实现了该目的。
本发明适用于在陶瓷业中的任何类型的粉末，也包括例如通过干燥研磨获得的粉末。
下文将特别涉及通过雾化法获得的粉末，但是通过改变调整参数，以下的描述也能够针对由其它方法获得的粉末。
对于由干燥研磨获得的粉末来说，用于控制粒度分布的参数是研磨时间，并且在连续加工中是研磨机的旋转速度。
在雾化设备中已经发现，实际上通过选择进入雾化器内的浆料(slip)进给压力作为参数就能够便利地调整粒度分布曲线，所述的浆料进给压力意味着越高压力产生越小的粉末颗粒。
本发明包括在线反馈的控制方法，其包括以预定间隔提取至少一个粉末样品；确定和测量提取样品的粒度分布；通过处理器将所述测量的粒度分布与基准粒度分布比较；并且在测量曲线和基准曲线之间的差异的基础上，调整影响粒度分布的粉末制造设备的至少一个参数。在雾化器设备的情况下，如所陈述的，调整的参数是进入雾化器内的浆料进给压力。
在连续研磨设备的情况下，所述参数是研磨机的旋转速度。
本发明也包括根据权利要求13用于实现所述方法的设备。
权利要求14到23限定所述设备的有益实施例。
特别地，根据本发明的设备包括用于提取离开制粉设备的粉末的至少一个提取机构；用于计算所述粉末的粒度分布的机构；以及处理器，其用于将所述计算的粒度分布与基准粒度分布比较，并且能够调整粉末生产设备的至少一个操作参数，该参数能够显著影响由该制粉设备制造的粉末的颗粒尺寸。
本发明的益处在注意到如下内容的基础上立刻变得显然即为了获得期望粒度分布的粉末的设备调节基本上以预定时间间隔实时发生，而不需要劳力。
本发明的构造特征和优点将从参照附图给出的详细描述中变得更加显然，这些附图以非限制实例的方式示出根据本发明设备的特别优选实施例。
示出的实例涉及雾化设备，但是也适合于阐明与其它粉末制造系统例如干燥研磨相关的发明。
图1是根据本发明的设备的第一实施例以及制粉系统的示意侧视图；图2是图1的设备的透视图；图3是从上部看的图2的视图；图4是图2的前视图；图5示出图3的截面V-V；图6是图5的细节的放大视图；图7是图5的不同细节的放大视图；图8是根据本发明的设备的第二实施例以及制粉系统的示意侧视图；图9是图8的箭头A的方向上的视图；图10是图8的箭头B的方向上的视图；图11是从上部看图8的视图。
具体实施例方式
所述附图示出用于连续控制由合适的系统3生产的粉末2的粒度分布的设备1。
该系统3基本上包括已知的雾化器30，要被加工的浆料由连接进给泵32的喷嘴喷射入上述雾化器30内。
由设备1在雾化器30的出口处所测量的粉末2的粒度分布数值的基础上，通过处理器33并经由合适的调整机构来操作和控制由进给泵32传送浆料的压力。
当浆料已经被加工后，雾化器30将粉末2排放到第一传送带34上，该第一传送带34然后将粉末2沉积在位于下面的第二带35上，该第二带35布置成将粉末传送到未示出的储存区域。
从图中能够看到，用于控制粉末粒度分布的设备1包括框架4，在框架4上部支撑有提取机构5，该提取机构5用于提取离开雾化器30的粉末2。所述提取机构5包括缸-活塞单元50，该缸-活塞单元50的杆载有用于收集将被分析的粉末样品的杯形主体51。该缸50后面提供有气动马达52，该气动马达52的目的在于使所述主体51旋转180°，以便将它分别定位在装载和排放位置之间。
参照图1，缸-活塞单元50在用于提取粉末2的至少一个前进位置和用于排放粉末2的收回位置之间平移所述杯形主体。当处于其前进位置时，主体51在粉末从带34落下到位于下方的带35的同时提取粉末样品。
特别地，在平移到其前进位置的过程中，杯形主体口部面向下，并且仅仅当其位于粉末瀑布下方时，气动马达52才旋转主体51使得其口部面向上。
相反，当处于其收回位置时，主体51位于导管6以上，该导管6在本发明的第一实施例中是竖直的并且布置成将粉末2传送到位于下方的分布器装置7内。当主体51位于其收回位置时，气动马达52使其旋转180°，以将包含在其内的粉末样品排放入导管6内。
应当指出，为了确保每个样品的粉末数量总是基本上相同，使用定位在竖直导管6前面的刮具53，其目的在于刮主体51的上边缘以去除过多的粉末。导管6也支撑用于吹压缩空气的两个装置54，它们的目的在于当主体51朝向其装载位置平移时将空气流导入主体51内。两个吹风机装置54的使用使得在提取粉末样品的排放之后能够完全去除残留在主体中的任何粉末残余。
参照图6和7，分布器装置7包括由气动马达71(图2)驱动的旋转阀70。在该阀之上的料斗72用来接收由杯形主体51提取的全部粉末样品。该阀70包括具有平的部分74和腔75的旋转圆柱体73，该腔75的尺寸适于仅仅接收所述粉末样品中的一部分。
分布器7与缸-活塞单元76(图3)相关联，该缸-活塞单元76布置成使得分布器7在前进装载位置和收回位置(图7)之间平移，在前进装载位置时分布器7位于导管6之下，在收回位置时分布器7将所述粉末供给到用于测量粉末粒度分布的机构。
特别地，当处于其收回位置时，该分布器7位于采集板8以上，分布器7将接收在腔75中的粉末部分沉积在该采集板8上。
采集板8经由四个弹性弹簧80由框架4支撑，每个弹性弹簧80均被固定到从框架4分支出的支撑杆81的顶部。
通常的振动器装置82与采集板8的下表面相关联，以振动板8以便在其表面上均匀分散由分布器排放的粉末。
在采集板8以上，框架4支撑包括光电机构的光学系统9，在该实例中为数码相机10，用于获得沉积在采集板8上的粉末2的样品的数码图像。
在描述实例中包括圆形氖灯的照明系统与所述相机10相关联，照亮采集板8上的粉末，以防止形成会损害接收图像质量的阴影。
包括未示出的抽风扇的抽吸系统12定位在采集板8的侧部，该抽吸系统12由导管16(图2)连接到可移动喷管13(图7)上，该喷管13布置成在采集板8上方平移，以便在相机10已经拍摄图像之后去除粉末。由设备的框架4支撑的缸-活塞单元120操作该喷管13。
应当指出导管16提供有可移动闸板160，以中断抽风扇的抽吸动作。
喷管13在其前部载有吹风机装置14，其目的在于吹压缩空气以在喷管13通过之后清理采集板8，以便确保粉末颗粒2不留在板上。
设备1根据下面的操作步骤由处理器33控制。
首先应当指出，当由雾化器30沉积在带34上的粉末2趋向于成层时，通过适当调节杯形主体51的前进，优选从粉末瀑布的至少两个不同点提取样品。
根据第二实施例，当处于其收回位置时，主体51位于挠性导管6’以上(图8)，该挠性导管6’布置成将粉末2直接传送到采集板8上，而没有在第一实施例中提供的分布器7的帮助。
在该第二实施例(图8-11)中，板8由能够调整方向的结构60支撑；所述结构60由适合的连接方式而被铰接到支架梁62上，该支架梁62由已知的固定机构被刚性固定到设备1的框架4上。支架梁62通过所述固定机构被固定到框架4上使得采集板8能被定位在距地的预定高度处。
能够通过放置在结构60和梁62之间的合适调整机构63来调整采集板8的方向，以便使得所述板8能基本水平地放置。
在与放置导管6’的侧部相对的侧部处，所述板8以倾斜的板件64终止，该倾斜的板件64接合已知类型的抽吸系统12’的口部。
该抽吸系统12’由挠性管16’连接到倾斜的板件64，该挠性管16’以闸板160’终止，该闸板160’能够打开和闭合抽吸系统12’和管16’之间的相通。对于每个提取点重复此后描述的操作。
起初，主体51提取粉末样品并且把它倾倒到导管6、6’内，在第一实施例中导管6、6’传送粉末样品到分布器7内并且从分布器7传送到采集板8上，或者在第二实施例中将粉末样品直接传送到采集板8上。
在第一实施例中，通过处理器33使分布器7将自身定位在采集板8之上。一旦处于适当位置，旋转阀70在所述采集板8上沉积提取样品的仅仅一部分。在该点处，处理器33使分布器移动进入其远离板8的前进位置，同时振动器装置82振动板8以在其上均匀分散粉末2。然后中断振动器装置的动作，并且相机10拍摄粉末2的照片，该照片处理器33可用。当已经拍摄图像后，抽风扇通过可移动喷管13抽吸粉末。当已经吸入粉末后，分布器7再次定位在采集板8之上，以便从相同的样品排放下一部分的粉末。在该点处以预定的次数重复该循环，直到已经分析完由主体51提取的全部粉末样品为止。
一旦已经分析样品后，处理器计算获得的粒度分布数值的算术平均值。对从所述不同提取点提取的预定数量的样品重复前述操作。然后处理器计算每个样品获得的平均数值的算术平均值并且将它与基准数值比较。在比较的结果的基础上，处理器33改变浆料进给泵32的压力。
在第二实施例中，没有分布器7因此也就没有分布器7所涉及的那些步骤，而所述操作循环的其余步骤如前所述的那样进行。
权利要求
1.一种用于连续控制离开制粉设备的陶瓷粉末的粒度分布的方法，其特征在于包括至少下面的步骤以预定间隔提取至少一个粉末样品；测量提取样品的粒度分布；通过处理器将所测量的粒度分布与基准粒度分布比较；在测量粒度分布和基准粒度分布之间的差异的基础上，调整影响粒度分布的所述制粉设备的至少一个参数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，测量样品粒度分布的所述步骤包括测量同一样品的预定份数粉末的粒度分布。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对同一样品的每预定份数的粉末计算所测量粒度分布数值的算术平均值。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，分析多个样品，并且将对每个样品确定的平均粒度分布数值的平均值作为所测量的粒度分布数值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，粒度分布测量包括粒度分布曲线的确定。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括在采集板上以单层粉末颗粒沉积所述粉末样品的步骤。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，包括通过光学度量机构测量所述层的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括处理所述测量结果以获得表示粉末样品的粒度分布的曲线的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制粉设备是雾化器设备。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述参数是进入雾化器设备内的陶瓷浆料进给压力。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制粉设备是干燥研磨机。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述参数是干燥研磨机的旋转速度。
13.一种用于连续控制由系统(3)生产的雾化陶瓷粉末(2)的粒度分布的设备(1)，包括用于调整粉末的粒度分布的机构(63)，与机构(63)相关联有用于提取离开所述系统(3)的粉末的至少一个样品的至少一个提取机构(5)，以及用于测量所述粉末样品的粉末(2)的粒度分布的机构(8)，其特征在于包括处理器(33)，用来将所测量的粒度分布与基准粒度分布比较，以便通过调整机构(63)调整粉末(2)生产系统(3)的至少一个操作参数，该参数能够显著影响生产的粉末颗粒的尺寸。
14.如权利要求13所述的设备(1)，其特征在于，所述处理器(33)确定粉末(2)的粒度分布曲线。
15.如权利要求13所述的设备(1)，其特征在于，粒度分布测量机构包括用于采集所述粉末样品的至少一部分粉末(2)的板(8)，在该板(8)之上设置有用于获得所述粉末(2)的图像的光学度量系统(10)。
16.如权利要求15所述的设备(1)，其特征在于，所述光学度量系统包括照相机(10)或摄像机。
17.如权利要求15所述的设备(1)，其特征在于，所述采集板(8)与振动器装置(82)相关联，振动器装置(82)的操作促进在所述板(8)上粉末(2)的均匀分散。
18.如权利要求15所述的设备(1)，其特征在于，包括分布器装置(17)，用于在所述采集板(8)上沉积所述至少一个粉末样品的至少一部分粉末(2)。
19.如权利要求18所述的设备(1)，其特征在于，所述分布器装置(7)包括旋转阀(70)，在该旋转阀(70)之上设置用于接收粉末(2)的料斗(72)。
20.如权利要求19所述的设备(1)，其特征在于，所述阀(70)包括能够接收由所述料斗(72)所接收粉末(2)的仅仅一部分粉末的腔(75)。
21.如权利要求18所述的设备(1)，其特征在于，包括提取机构(5)，其用于将所述粉末(2)沉积入所述分布器装置(7)内。
22.如权利要求21所述的设备(1)，其特征在于，所述粉末样品提取机构(5)包括连接到缸-活塞单元(50)的杆端部上的杯形主体(51)和使所述杯形主体(51)旋转180°的气动马达(52)。
23.如权利要求13所述的设备(1)，其特征在于，所述调整机构(63)至少按照给所述系统(3)的浆料进给压力的数值而起作用。
全文摘要
用于连续控制离开制粉设备的陶瓷粉末的粒度分布的方法，包括至少下面的步骤以预定间隔提取至少一个粉末样品；测量提取样品的粒度分布；通过处理器将所测量的粒度分布与基准粒度分布比较；在测量粒度分布和基准粒度分布之间的差异的基础上，调整影响粒度分布的所述制粉设备的至少一个参数；以及用于该方法实现的设备。
文档编号G01N15/02GK1864059SQ200480029469
公开日2006年11月15日 申请日期2004年9月7日 优先权日2003年9月12日
发明者F·丰塔纳, D·福斯基, P·里沃拉, S·瓦利, B·扎乌利, E·P·托马西尼, G·M·雷韦尔, N·保内, F·拉加齐尼 申请人:萨克米伊莫拉机械合作社合作公司