一种可实时控温控速的粉体流动性测量装置的制作方法

本实用新型属于粉体力学机理研究领域，涉及一种粉体流动性的测量装置，具体涉及一种不同温度、不同转速下测量粉体流动性的圆形滚筒装置。

背景技术：

粉体材料同人类的生活和生产活动有着极其广泛的联系，并有着十分重要的作用，在自然界中，粉体是一种很常见的物质形式，如河沙、粉尘等。在日常生活中，粉体也是不可或缺的生活用品，如食盐、米、面粉、洗衣粉等都属于粉体。在工业领域，粉体的就更加广泛了，它不仅是重要的原料，也是重要的产品。特别在化学工业，约有60％的产品为粉体，大部分的药物也是由粉体材料组成。

由于粉体在工业上的重要地位，对国民经济的发展也有着举足轻重的作用，在美国，分体的销售总额约为1万亿美元，占整个国民生产总值的15％。如今粉体工程已涉及到多个工程领域，其大概可以将粉体概括为以下一些操作单元：粉体的贮存、输送、混合、分离、制粉、造粒、流态化等，这些操作单元涉及到工程、力学、物理、化学、材料等学科的基础理论和技术，所以粉体工程是一门多学科的交叉学科，虽然该学科已有近半个世纪的历史，但是粉体工程学科的基础理论还很不完善，有待继续发展和深入研究。

目前，表征粉体流动性的方法主要包括休止角法、流出速度法、坍塌角法、Carr流动性指数法、剪切法等，其中休止角法和流出速度法是最早表征粉体流动性的。

传统测量粉体流动性的装置由底座，漏斗固定环，漏斗，圆盘，秒表组成。测试粉体流动性时，把一定体积的粉体倒入带阀门的漏斗中，当粉末稳定后，迅速松开阀门，并用秒表记录粉体流出的时间，测量圆盘上粉体的堆积高度和粉体堆积底部直径，从而求出休止角和流速。此方法人为干扰因素较多，影响测量的结果。在现有粉体流动性测量装置，大都是在常温中手动转动滚筒进行粉末的流动性研究，未涉及到不同温度及不同转速的工况对粉体的流动性影响。而在一些工程应用中，温度和转速是必须要考虑的因素，且不同温度及转速对于粉体流动性有很大的影响。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，即不同温度及转速对于粉体流动性有不同的影响，本发明提供了一种具有结构紧凑、密封性好、能实时控制温度和转速的优点，可以对粉体在不同温度、不同转速下的圆形滚筒内的安息角进行实时观测，以衡量粉体流动性的装置。

本实用新型专利采用的技术方案是：一种可实时控温控速的粉体流动性测量装置，其中包括工作台、减速电机、电机支架、联轴器、滚筒、碳刷、支架、紧定螺钉、滚动轴承及其支座、转速测量及控制系统、温度测量及控制系统。所述的减速电机由电机支架支撑固定在工作台上；所述的滚筒上装有碳刷、加热管、温度传感器、耐高温玻璃、端盖、橡胶垫片、反光纸、螺钉，滚筒通过联轴器与减速电机相连，滚筒主体由滚动轴承及其支座支撑；所述的碳刷包括铜架、铜环体、紧定螺钉、固定杆、支架，整体固定在工作台上；所述的转速测量及控制系统包括转速测量仪、转速调节器、反光纸；所述的温度测量及控制系统包括加热管、温度传感器、温度调节器。

上述的可实时控温控速的粉体流动性测量装置中，所述的包裹在滚筒轴上的碳刷上设有四个铜环、铜架及接线头，其中四个接线头组成两组回路，分别接加热管回路、温度传感器回路。

上述的可实时控温控速的粉体流动性测量装置中，所述的包裹在滚筒轴上的碳刷，其特征在于：所述碳刷的铜架通过弹簧将左右两侧相连，自带弹簧，因而具备自收缩性，可保证滚筒在转动过程中铜环和铜架能紧密贴合，有效避免了断电、漏电等现象的发生。

上述的可实时控温控速的粉体流动性测量装置中，所述的转速测量及控制系统包括转速测量仪、转速调节器、反光纸。反光纸贴在滚筒主体表面，反光纸将在运动过程中的光信号传至转速测量仪记录转速；转速调节器与减速电机相连，以控制减速电机转速。通过记录的转速和转速调节器来实现对滚筒转速的实时控制。

上述的可实时控温控速的粉体流动性测量装置中，所述的可实时控温控速的粉体流动性测量装置，其特征在于：所述的温度测量及控制系统包括加热管、温度传感器、温度调节器。加热管置于滚筒的侧壁中，温度传感器置于滚筒的中部，两者分别接入加热管回路、温度传感器回路，并将四个接口接至温度调节器，实现对温度的实时控制。

上述的可实时控温控速的粉体流动性测量装置中，所述的可实时控温控速的粉体流动性测量装置，其特征在于：所述的温度测量及控制系统包括加热管、温度传感器、温度调节器。其中加热管一共有6 根，将6根加热管均匀地布置在滚筒的侧壁周围，这样能使滚筒受热较均匀，从而间接让筒内的粉末受热均匀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明具有结构紧凑、密封性好、能实时控制温度和转速的优点，该装置可以对粉体在不同温度、不同转速下的圆形滚筒内的安息角进行实时观测，以衡量粉体的流动性，为粉体在不同温度及不同转速下的物性研究提供了帮助。

附图说明

图1、2为本发明的一种可实时控温控速的粉体流动性测量装置的总体结构示意图，图3为该装置中滚筒部分的结构示意图，图4为碳刷部分结构示意图。

图中，1-工作台，2-减速电机，3-电机支架，4-碳刷小支架，5- 联轴器，6-铜架，7-固定杆，8-紧定螺钉，9-碳刷大支架，10-铜环体， 11-铜环体接线头，12-滚筒，13-反光纸，14-滚动轴承，15-轴承轴， 16-轴承支座，17-加热管接线头，18-转速测量仪，19-转速测量仪支架，20-转速调节器，21-转速调节器支座，22-温度调节器，23-温度调节器支座，24-橡胶塞，25-端盖，26-耐高温玻璃，27-橡胶垫片， 28-加热管，29-温度传感器，30-温度传感器接头，31-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、2、3、4所示，本发明包括工作台1、减速电机2、电机支架3、联轴器5、滚筒12、碳刷、碳刷支架4和9、紧定螺钉8、滚动轴承14及其支座16、转速测量及控制系统、温度测量及控制系统。所述的减速电机2由电机支架3支撑固定在工作台1上；所述的滚筒12上装有铜架6、铜环体10、加热管28、温度传感器29、耐高温玻璃26、端盖25、橡胶垫片27、反光纸13，滚筒12通过联轴器 5与减速电机2相连，滚筒12由滚动轴承14、轴承轴15及轴承支座 16支撑；所述的碳刷包括铜架6、铜环体10、紧定螺钉8、固定杆7、碳刷小支架4、碳刷大支架9，碳刷整体由碳刷小支架4、碳刷大支架9固定在工作台1上；所述的转速测量及控制系统主要包括转速测量仪19、转速调节器20、反光纸13；所述的温度测量及控制系统主要包括加热管28、温度传感器29、温度调节器22。

包裹在滚筒12上的铜环体10上具有四个铜环、上方有四个铜架 6及四个充当接线头用的紧定螺钉8，四个接线头组成两组回路，分别接加热管回路、温度传感器回路。

包裹在滚筒12上的碳刷12上的铜架6通过弹簧31将左右两侧相连，自带弹簧，因而具备自收缩性，可保证滚筒12在转动过程中铜环10和铜架6能紧密贴合。

所述的转速测量及控制系统主要零件包括转速测量仪18、转速调节器20、反光纸13。反光纸13贴在滚筒12表面，反光纸13将在运动过程中的光信号传至转速测量仪18记录转速；转速调节器20接通电源并与减速电机2相连，以控制减速电机2的转速。通过记录的转速和转速调节器20来实现对滚筒12转速的实时控制。

所述的温度测量及控制系统主要零件包括加热管28、温度传感器29、温度调节器22。加热管28置于滚筒12的侧壁中，温度传感器29置于滚筒12的中部，两者分别接入加热管回路、温度传感器回路，并将四个接口通过铜架6接至温度调节器22，以实现对温度的实时控制。

所述的温度测量及控制系统主要包括加热管28、温度传感器29、温度调节器22。其中加热管28一共有6根，将其均匀布置在滚筒12 的侧壁中。

本实用新型的一种可实时控温控速的粉体流动性测量装置，包括如下步骤：

(1)将上述零部件按照结构示意图1,2,3所示装配好，回路1 用导线从减速电机2引出接至转速调节器20，再将导线从转速调节器20接至电源处。回路2用导线从加热管28处引出，将引出导线接至铜环体10的端面两个接头a、b处，该处四个接头(a、b、c、d) 分别与四个铜架6相通，再将导线从接头a、b对应铜架6上的紧定螺钉8引出接至温度调节器22。回路3用导线从温度传感器接头30 引出接至铜环体10的端面接头c、d处，该处四个接头(a、b、c、d) 分别与四个铜架6相通，再将导线从接头c、d对应铜架6上的紧定螺钉8引出接至温度调节器22，最终将温度调节器22用导线接至电源。回路4用导线从转速测量仪18引出接至电源。

(2)拔下耐高温玻璃25中心处的橡胶塞24，将待测粉体从耐高温玻璃25中心通孔处注入，当注入量达到测量标准量时，将橡胶塞24封至耐高温玻璃25上。

(3)将温度调节器22设定一个加热最终温度值，接通回路1、 2、3的电源，减速电机2、加热管28、温度传感器29通电开始工作，减速电机2通过联轴器5带动滚筒12转动，滚筒12上的铜环体10 也随之转动，铜架6由于具有自收缩性，始终保持与铜环体10处于接通状态，整个装置开始运行。

(4)随着工作的运行，滚筒12在加热管28的加热作用下，其温度保持持续上升直至设定温度，滚筒12内部实时温度值由温度传感器29获取并反馈至温度调节器22中显示。滚筒12在减速电机2 的带动下保持一定转速，滚筒12在转动时，每旋转一周，贴在滚筒 12外壁上的反光纸13就会将光信号传至转速测量仪18中，并在转速测量仪18中显示滚筒12的实时转速。

(5)预期的滚筒12温度值通过设定温度调节器22上的数值来获得，由于没有冷却管，这里的预期温度值必须大于或等于室温。当达到设定温度时，温度调节器22就会自动断开接通加热管28的回路停止给滚筒12加热。

(6)预期的滚筒12的转速值是根据转速测量仪18实时测得的转速值来调节转速调节器20控制的减速电机2转速，以使得滚筒12 达到预期转速。转速调节器20可以加快或减慢滚筒12的转速。

(7)当整个装置按照预期的温度和转速运行一段时间后，就可以使用测量工具通过耐高温玻璃25观测待测粉体的安息角，并得到不同温度、不同转速下的实验数据。

根据以上步骤，记录不同温度、不同转速下的实验数据。该数据可用于判别待测粉体的流动性能，为粉体材料理论研究提供了帮助。