一种用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置及方法与流程

本发明属于实验室设备技术领域，具体涉及一种用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置及方法。

背景技术：

近年来，随着工程建设的快速发展，筛分装置在混凝土、沥青骨料、粗粒土以及粘性土等多项颗粒分析试验上得到广泛学者们的重视，学术界和工程界对颗粒分析开展了大量的试验研究，也研发出了许多水筛分装置，主要应用到包括烘干机、筛分仪、水筛仪等。由于能够得到颗粒级配范围，进而调配骨料配合比，以达到试验的强度要求，颗粒分析试验是研究土体颗粒级配范围最常用的试验方法。但是颗粒分析试验也存在以下不足：

1、烘干机烘干试样时，0.075mm以下的粘性颗粒固结并附着在大颗粒上，使得筛分时无法准确对细小颗粒筛分完全；

2、骨料的粉粒颗粒附着在大颗粒上的现象较多，筛分仪筛分时产生大量粉尘影响试验人员健康，并且无法精准清除粉粒颗粒的影响也造成试验数据的不精准；

3、目前研究的水筛仪冲刷时，流失的0.075mm以上的大颗粒量大而且普遍存在，在水筛后需要移至烘干机烘干再进行筛分试验，不仅对0.075mm的颗粒流失产生影响，而且冲刷时无法对粘性颗粒更精准地冲刷完全，造成筛分试验时还需进行二次处理，试验过程繁琐且不精准。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置及方法，通过烘干与水筛分一体化的方式，减少了粉尘对实验人员造成的健康影响，并且筛分装置采用封闭式水筛冲刷烘干，不仅为试验人员减轻了繁琐的工作量，而且大大提高筛分过程的准确度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置，包括烘干机、设于烘干机内部的筛分装置和设于烘干机下方的底座，所述烘干机的内部下方设置有转动基座，转动基座上方放置有筛分装置，转动基座的底面中部连接有转动轴，转动轴竖直向下穿过烘干机底壁延伸至外部并与安装在底座侧边处的动力装置相连接，动力装置驱动转动轴并带动转动基座上的筛分装置转动；所述筛分装置中部设置有一竖向的刚性水管，刚性水管外壁从上到下间隔设置有多组对称分布的高压水枪；所述刚性水管上部连接至进水装置，下部引水至设于烘干机底部的集水槽，集水槽排水至安装于外部的储水装置。

进一步地，所述筛分装置包括从上到下依次设置的顶盖、多个筛盘和底盘，所述顶盖与筛盘之间、两相邻筛盘之间和筛盘与底盘之间均通过扣件式连接搭接配合；所述刚性水管竖直贯穿顶盖、多个筛盘并连接至底盘底盘外侧设置有管道，通过管道将筛分装置中的水排至集水槽内。

进一步地，所述筛盘和底盘均包括顶端开口的具有容置空间的托盘和设于托盘顶端两侧外壁的旋扣托块；所述顶盖和筛盘下端两侧均设置有对称分布的支架，两支架相对一侧均设置有与托盘上旋扣托块圆周旋设配合的限位扣接件)，所述顶盖与筛盘之间、两相邻筛盘之间和筛盘与底盘之间均通过旋扣托块与限位扣接件搭接配合连接。

进一步地，所述顶盖、多个筛盘、底盘中部均设置有滚轮，所述刚性水管为分段式水管，分别紧套在所述顶盖、多个所述筛盘、所述底盘中部的滚轮内并相互连通；每个所述滚轮均通过设置在其上方的锥形保护筒抱紧固定，且每个锥形保护筒中部均穿设有分段式水管；每个所述分段式水管上均设置有对称分布的搅拌刀片。

进一步地，所述顶盖上方、筛盘侧面均设置有排气孔；所述顶盖和筛盘的侧面均设置有对称分布的便于提拿的手柄。

进一步地，所述转动基座包括基座、立杆和压顶盖，基座底部与转动轴连接，立杆固定在基座两侧，筛分装置置于两立杆之间，压顶盖同时穿过两立杆顶部并通过固定螺栓固定，进而将筛分装置压紧固定。

进一步地，所述进水装置包括水箱、水流量控制阀、水压力计、止水阀和进水水管，水箱通过进水水管与刚性水管连接，水流量控制阀、水压力计和止水阀沿水流方向依次安装在进水水管上。

进一步地，所述烘干机顶端设置有平开式顶盖，其上设置有排气阀；所述烘干机正面一侧铰接设置有箱门。

一种如上所述的用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置的使用方法，包括如下步骤：

s1、筛分装置安装：

打开平开式顶盖，放置底座于转动基座上，将筛盘从底盘依次通过相匹配的扣件旋紧，称取自然风干的试样颗粒，并倒入筛盘中，将顶盖旋紧在最后一个筛盘上部，关紧顶盖处和筛盘侧面的排气孔，利用压顶盖压紧筛分装置，将进水装置与筛分装置上的刚性水管管口连接，集水槽与储水装置连接，完成安装；

s2、水筛：

打开进水装置上的止水阀，控制水流量大小，使得高压水枪能够充分对放置的试样颗粒进行冲刷，开启动力装置，转速设置为20～40rad/min；当粒径小于0.075mm的颗粒含量超过总量的10％时，冲刷时间不宜小于1h；当粒径小于0.075mm的细颗粒含量小于总质量的10％时，冲刷时间不宜小于0.5h；

s3、烘干：

水筛结束后，关闭动力装置和止水阀，拆离进水装置与刚性水管、储水装置与集水槽之间的连接；然后打开筛分装置中顶盖处、筛盘侧面的排气孔，再关闭烘干机的平开式顶盖与箱门，最后设置烘干时间与温度，烘干时间一般不宜小于6h，烘干温度为105～110℃；

s4、取样：

烘干结束后，打开箱门冷却至室温，打开平开式顶盖并取出压顶盖，由上至下依次取出筛盘并对其内部颗粒进行称重记录，取至底盘时，用清水轻轻冲刷底盘残留的细颗粒，关好烘干机箱门及平开式顶盖；

s5、计算：

计放入筛分装置中自然风干试样颗粒总重量为m1，烘干后筛盘上剩余试样颗粒总重量为m2，则筛分出粒径在0.075mm以下的试样颗粒质量为m，计算公式如下：m＝m1-m2。

进一步地，所述s2水筛过程中，转速设置为30rad/min；所述s3烘干过程中，烘干温度为108℃。

本发明有益效果如下：

1.本发明中，通过动力装置驱动转动基座并带动筛分装置旋转，同时利用高压水枪对筛分装置内的试样颗粒进行全面的冲洗，以去除附着在大颗粒上的粘性细颗粒，后再通过烘干机对冲洗后的颗粒进行烘干，实现筛分、烘干一体化，获得更精准地颗粒级配范围。

2.本发明中，通过水筛分与烘干一体化的方式，减少了粉尘对实验人员造成的健康影响，并且筛分装置采用封闭式水筛冲刷烘干，为试验人员减轻了繁琐的工作量，大大提高筛分过程的准确度，同时，本发明中实验装置操作简单，便于推广使用。

附图说明

图1为本发明中一种用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置的正视结构示意图；

图2为本发明中一种用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置在使用状态下的正视结构意图；

图3为图2的俯视结构示意图；

图4为本发明中筛分装置的连接正视结构示意图；

图5为本发明中筛分装置的连接侧视结构示意图；

图6为本发明中顶盖的俯视结构示意图；

图7为本发明中筛盘的俯视结构示意图；

图8为本发明中底盘的俯视结构示意图。

其中：

1、烘干机；101、集水槽；102、平开式顶盖；103、排气阀；104、箱门；2、筛分装置；201、顶盖；202、筛盘；203、底盘；204、滚轮；205、管道；206、托盘；2061、旋扣托块；207、支架；2071、限位扣接件；208、排气孔；209、手柄；210、锥形保护筒；3、底座；4、转动基座；401、基座；402、立杆；403、压顶盖；404、固定螺栓；5、转动轴；6、动力装置；7、刚性水管；701、高压水枪；7011、搅拌刀片；8、进水装置；801、水箱；802、水流量控制阀；803、水压力计；804、止水阀；805、进水水管；9、储水装置。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见附图1-8，一种用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置，包括烘干机1、设于烘干机1内部的筛分装置2和设于烘干机1下方的底座3，所述烘干机1的内部下方设置有转动基座4，转动基座4上方放置有筛分装置2，转动基座4的底面中部连接有转动轴5，转动轴5竖直向下穿过烘干机1底壁延伸至外部并与安装在底座3侧边处的动力装置6相连接，动力装置6驱动转动轴5并带动转动基座4上的筛分装置2转动；所述筛分装置2包括从上到下依次设置的顶盖201、多个筛盘202和底盘203，所述顶盖201与筛盘202之间、两相邻筛盘202之间和筛盘202与底盘203之间均通过扣件式连接搭接配合，不含螺栓与螺钉结构，安装方便可靠；所述筛分装置2中部设置有一竖向的刚性水管7，刚性水管7竖直贯穿顶盖201、多个筛盘202并连接至底盘203，刚性水管7外壁从上到下间隔设置有多组对称分布的高压水枪701，每组高压水枪701的喷头均向下倾斜，对筛分装置2中的试样颗粒进行冲刷；所述刚性水管7上部连接至进水装置8，下部通过设置在底盘203外侧的管道205排水至集水槽101内，集水槽101通过出水水管排水至安装于外部的储水装置9。所述集水槽101和底盘203的底壁均设置为沿排水方向向下倾斜2％坡度，便于冲刷后的水体顺利流出。

其中，所述筛盘202和底盘203均包括顶端开口的具有容置空间的托盘206和设于托盘206顶端两侧外壁的旋扣托块2061；所述顶盖201和筛盘202下端两侧均设置有对称分布的支架207，两支架207相对一侧均设置有与托盘206旋扣托块2061圆周旋设配合的限位扣接件2071，所述顶盖201与筛盘202之间、两相邻筛盘202之间和筛盘202与底盘203之间均通过旋扣托块2061与限位扣接件2071搭接配合连接，形成多个单筛分组；多组高压水枪701均匀分布在多个单筛分组之间；每组高压水枪701上均设置有流量开关，以对水流量进行更好的控制。

其中，所述顶盖201、多个筛盘202、底盘203中部均设置有滚轮204，所述刚性水管7为分段式水管，分别紧套在所述顶盖201、多个所述筛盘202、所述底盘203中部的滚轮204内并相互连通；每个所述滚轮204均通过设置在其上方的锥形保护筒210抱紧固定，且每个锥形保护筒210中部均穿设有分段式水管；每个所述分段式水管上均设置有对称分布的搅拌刀片7011，用于搅拌试样颗粒。所述顶盖201上方、筛盘202侧面均设置有排气孔208；所述顶盖201和筛盘202的侧面均设置有对称分布的便于提拿的手柄209。每个筛盘202底端均内嵌有筛网，供经水流冲刷下的细颗粒穿过；所述顶盖201与筛盘202底部均设置有防水橡胶圈，增加顶盖201与筛盘202、筛盘202与筛盘202、筛盘202与底盘203之间连接的稳固性。

其中，所述转动基座4包括基座401、立杆402和压顶盖403，基座401底部与转动轴5连接，立杆402固定在基座401两侧，筛分装置2置于两立杆402之间，压顶盖403同时穿过两立杆402顶部并通过固定螺栓404固定，进而将筛分装置2压紧固定，确保筛分装置2在运行过程中的稳固性，保证筛分的顺利进行。

其中，所述进水装置8包括水箱801、水流量控制阀802、水压力计803、止水阀804和进水水管805，水箱801通过进水水管805与刚性水管7连接，水流量控制阀802、水压力计803和止水阀804沿水流方向依次安装在进水水管805上，便于更好地对水流进行控制。

其中，所述烘干机1顶端设置有平开式顶盖102，其上设置有排气阀103；所述烘干机1正面一侧铰接设置有箱门104。

一种如上所述的用于颗粒分析的水筛式烘干机一体化装置的使用方法，包括如下步骤：

s1、筛分装置安装：

打开平开式顶盖102，放置底座3于转动基座4上，打开高压水枪701的流量开关，将筛盘202从底盘203依次通过相匹配的扣件旋紧，称取自然风干的试样颗粒，并倒入筛盘202中，将顶盖201旋紧在最后一个筛盘202上部，关紧顶盖201处和筛盘202侧面的排气孔208，利用压顶盖403压紧筛分装置2，将进水装置8与筛分装置2上的刚性水管7管口连接，集水槽101与储水装置9连接，完成安装；

s2、水筛：

打开进水装置8上的止水阀804，控制水流量大小，使得高压水枪701能够充分对放置的试样颗粒进行冲刷，开启动力装置6，转速设置为30rad/min；当粒径小于0.075mm的颗粒含量超过总量的10％时，冲刷时间不宜小于1h；当粒径小于0.075mm的细颗粒含量小于总质量的10％时，冲刷时间不宜小于0.5h；

s3、烘干：

水筛结束后，关闭动力装置6和止水阀804，拆离进水装置8与刚性水管7、储水装置9与集水槽101之间的连接；然后打开筛分装置2中顶盖201处、筛盘202侧面的排气孔208，再关闭烘干机1的平开式顶盖102与箱门104，最后开启烘干机1电源，设置烘干时间与温度，烘干时间一般不宜小于6h，烘干温度为108℃；

s4、取样：

烘干结束后，关闭烘干机1电源，打开箱门104冷却至室温，打开平开式顶盖102并取出压顶盖403，由上至下依次取出筛盘202并对其内部颗粒进行称重记录，取至底盘203时，用清水轻轻冲刷底盘203残留的细颗粒，关好烘干机1箱门104及平开式顶盖102；

s5、计算：

计放入筛分装置2中自然风干试样颗粒总重量为m1，烘干后筛盘202上剩余试样颗粒总重量为m2，则筛分出粒径在0.075mm以下的试样颗粒质量为m，计算公式如下：m＝m1-m2。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，s2水筛过程中，转速设置为20rad/min；s3烘干过程中，烘干温度为105℃。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于，s2水筛过程中，转速设置为40rad/min；s3烘干过程中，烘干温度为110℃。

本发明中，通过水筛分与烘干一体化的方式，减少了粉尘对实验人员造成的健康影响，并且筛分装置采用封闭式水筛冲刷烘干，为试验人员减轻了繁琐的工作量，大大提高筛分过程的准确度，同时，本发明中实验装置操作简单，便于推广使用。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明中说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。