一种土石筑填料现场颗分试验智能筛分装置的制作方法

本实用新型属于岩土工程试验技术领域，尤其涉及一种土石筑填料现场颗分试验智能筛分装置。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：土料、石料或土石混合料作为建筑材料已广泛应用于各领域，目前，土石坝是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。堆石筑填坝从二十世纪50代就开始在我国水利水电工程领域应用，本世纪初至今我国已建成或正在建设的堆石筑填坝近100个，不仅具有良好的适应性和经济性，而且在利用自然资源、保护生态环境方面更为显著。近10多年来，我国堆石坝应用十分广泛，坝高超过100m的较多，为了研究堆石坝的设计及施工控制参数，一般都需要进行现场碾压试验，碾压试验涉及大量的颗粒分析原位试验。常规的方法是在试验场开挖一定体积的试坑，将粒径大于200mm的用钢卷尺量测，将粒径范围200～20mm的土石料通过标准的土工筛进行5级粗筛，将粒径小于20mm的细料取部分样送实验室进行7级细筛，筛分后对各级配土石分别称重而获得全料的级配曲线。这个过程中，粒径范围200～20mm的土石料是通过人工筛分、台秤称重、人工记录数据而完成的。但是这种简易的人工筛分方法，存在以下问题：①完成一个试坑的现场筛分及称重(约1～3m³)需要5人耗时4～5h，人工成本较高；②规范规定的“标准土工筛”通过人工操作难于透筛，且筛的过程中上层漏粒容易与底层细料混淆，偏差较大；③为提高精度，一般采用50～150kg的台秤称量，操作过程中也会带来较大的偏差；④人工记录和数据处理繁琐。筛分作业是通过单层或多层筛面的筛孔，将物料分成两种或若干种不同粒级的过程。在人类的生产活动中，筛分作业具有悠久的历史，国外早在16世纪就有关于煤炭筛分的记载。19世纪下半叶，对煤炭进行筛分发展迅速，20世纪中叶，振动筛的出现，标志着现代筛分技术进人了一个新的发展阶段。国内振动筛技术发展很快，经过50年的发展，经历了仿制、自制与提高阶段，上世纪80年代后，我国筛分机的发展也进入了一个新的发展阶段。成功研制了振动概率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、自同步重型等厚筛系列、重型冷热矿筛系列、驰张筛、螺旋三段筛的研制，粉料直线振动筛、琴弦振动筛、旋流振动筛、立式圆筒筛的研制也取得成功。21世纪已经发展各种类型的筛分系统，如超声波振动筛、直线振动筛、圆形振动筛、气流筛等。振动筛属于成熟的产品，其原理是通过电动装置激发筛箱按一定振动强度和方向产生连续的抛掷运动，筛面上的物料在振动过程中使小于筛孔的颗粒透筛，从而实现分级。在矿山、石料场、食品的行业可见大型的直线振动筛，这些振动筛是以分级为主，并不需要知道各级物料的精确重量，因此只需要确定筛网孔的大约尺寸即可；在化工、医药等行业可见小型的圆形筛、直线筛等；这些小型振动筛的特点是筛网孔的尺寸较小，当需要知道各粒料的质量时则逐一用电子秤或天平称重及人工记录数据。以上两类设备不适合进行土石筑填料的自动筛分，一是筛分系统的规模要么太大，要么太小，二是均没有自动称重的装置。关于自动称重系统，目前已有大型自动计重设备，如从2～100T的各级地磅，这些设备计重精度较低，不适合质量检测；普通的电子台秤(5～500kg)只有数字显示而至今未见有采集装置的设备；精密的电子天平已实现了数据显示与自动采集。纵观国内外筛分设备及技术，应用于水利水电工程土石筑填料现场颗分试验有以下问题：①尺寸不适合，如矿山、砂石料场的筛分系统庞大，粒径范围也有较大的差异，又如化工、医药行业的室内筛分装置的尺寸太小，筛孔尺寸一般在毫米～微米级范围，因此筛分装置较小；②目前的筛分系统一般不设置自动称重装置，大型筛分系统即使有其精度也较低，小型筛分系统自动称重精度高，但量程小且对环境有特殊要求。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)在土石筑填料现场颗分试验中人工筛分方法中人工成本高、筛选偏差较大、称量偏差大、人工记录和数据处理繁琐；

(2)现有的筛分装置应用于水利水电工程土石筑填料现场颗分试验中，存在尺寸不适合，缺少自动称重装置和称重精度较低，量程小且对环境有特殊要求。导致上述缺陷的根本原因是未将其它行业的成熟技术应用与本领域。

解决上述技术问题的难度和意义：技术难度：针对土石筑填料颗粒组成特点及工程应用需要，实现自动筛分和自动称量设备一体化；意义：提高土石筑填料现场颗分试验的技术水平，大大减轻劳动强度而提高效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种土石筑填料现场颗分试验智能筛分装置，可实现土石筑填料现场颗分试验的智能筛分，能显著提高颗粒分析试验的精度，能大大减轻劳动强度。

本实用新型是这样实现的，一种土石筑填料现场颗分试验智能筛分装置包括自动筛分装置、自动称量装置与数据采集装置；将土石筑混合料通过振动装置筛分成不同粒径组的物料，并分类自动进入称重装置，通过自动称重装置获得各粒径组物料的重量，通过数据采集装置将不同粒径组的粒径尺寸、重量采集并存储在电脑中。为此实现土石筑填料现场自动化颗分，获得相关规范所需的的级配曲线。

自动筛分装置设置有筛网箱，筛网箱上侧设置有进料斗，筛网箱低侧连接有多个出料槽，出料槽左侧连接有导料筒，导料筒下方放置有集料桶，筛网箱通过卡槽和螺栓与筛余箱连接，筛余箱通过钢架与机架栓接成为整体，机架中设置有激振器，激振器下侧栓接有电动机，筛余箱通过栓接的多个弹簧支架与机架连接，机架下端栓接有多个工作支座，机架右侧栓接有两个车轮。功能为：实现对土石筑填料多粒径的野外振动筛分。

自动称量装置为电子台秤；

数据采集装置包括数据采集仪和笔记本电脑，数据采集仪与电子台秤电连接，笔记本电脑与数据采集仪数据连接。功能：对筛分出来的石料自动称重及数据存储。

进一步，筛网箱外侧开设有多个处理窗，方便处理卡在筛网箱内网孔中的物料。

进一步，电子台秤放置在集料桶的下侧，用于对集料桶及内部物料进行称量。

进一步，筛网箱由五种不同孔径的筛网及一定高度的筛箱组成，筛网孔径分别为100mm、80mm、60mm、40mm、20mm，筛箱尺寸为510×1200mm。

进一步，出料槽的作用是将各筛网的筛余物料引导至不同的位置，便于导料槽的安装，并通过导料槽将物料分类至集料桶中。出料槽与导料槽之间通过活动挂扣连接，导料槽设置为3段，段与段之间也通过活动挂扣连接，且中间1段设置呈弧形，使导料槽出口端的位置及方向调整。

综上所述，本实用新型的优点及积极效果为：

1、实现了土石混合料现场颗粒分析试验的振动筛分，因采用了自动筛分减小了人工筛分产生的粗大误差，因筛透率的提高而显著提高了级配曲线的精度；

2、自动称重装置提高了计量的精度，减小了人工记录产生的误差；笔记本电脑自动采集减轻了数据处理工作量，实现了从筛分至数据采集的自动化；

3、采用本装置及方法大大节约了野外工作成本，如1个野外颗粒分析试点仅需2人3h完成，而采用常规的人工则需要4人5h，降低运行成本至少1倍以上；

4、装置轻便且移动及搬运方便，野外作业具有较好的适应性。整个装置高长1.7m、宽0.6m、高1.2m，重量约260kg。其中筛分系统可拆卸成为3大部分，自动称重系统可独立成6部分。现场组装完成后可在起伏差30cm的平面上通过车轮移动。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的土石筑填料现场颗分试验智能筛分装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的土石筑填料现场颗分试验智能筛分装置工作流程图；

图中：1、进料斗；2、筛网箱；3、筛余箱；4、出料槽；5、导料筒；6、集料桶；7、电子台秤；8、数据采集仪；9、笔记本电脑；10、电动机；11、激振器；12、弹簧支架；13、工作支座；14、机架；15、车轮；16、处理窗。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的土石筑填料现场颗分试验智能筛分装置包括：进料斗1、筛网箱2、筛余箱3、出料槽4、导料筒5、集料桶6、电子台秤7、数据采集仪8、笔记本电脑9、电动机10、激振器11、弹簧支架12、工作支座13、机架14、车轮15、处理窗16。

筛网箱2上侧焊接有进料斗1，筛网箱2左侧焊接有多个出料槽4，出料槽4左侧焊接有导料筒5，导料筒5下方放置有集料桶6，筛网箱2下侧焊接有筛余箱3，筛余箱3下端中部焊接有激振器11，激振器11下侧栓接有电动机10，筛余箱3通过栓接的多个弹簧支架12与机架14连接，机架14下端栓接有多个工作支座13，机架14右侧栓接有两个车轮15，电子台秤7放置在集料桶6的下侧。

数据采集仪8与电子台秤7电连接，笔记本电脑9与数据采集仪8数据连接。

作为优选实施例，筛网箱2外侧开设有多个处理窗16。

作为优选实施例，筛网箱2由五种不同孔径的筛网及一定高度的筛箱组成，筛网孔径分别为100mm、80mm、60mm、40mm、20mm，筛箱尺寸为510×1200mm。

将筛分装置稳定地安放在物料旁边，通过调整工作支架13将筛分装置调整水平，将电子台秤7安放在集料桶6下部并与导料筒5对齐，数据采集仪8与电子台秤7电连接，开启笔记本电脑并完成与数据采集仪的通讯连接，整个系统进入工作状态，连通筛分装置电源开始振动，电动机10通过与激振器11、弹簧支架12和工作支座13的机械连接，对装置整体产生持续的振动，将需要进行筛分的土石料通过进料斗1添加进筛网箱2中，通过振动使各粒径的土石料依次进入筛网箱2中不同的筛网，最后小于20mm的土石料进入筛余箱3；在振动筛分过程中，将筛网箱2每层筛网的物料和筛余箱3的物料通过出料槽4和导料筒5送入集料桶6；电子台秤7对集料桶6中的物料进行称重；通过数据采集仪7对各集料桶6中的物料的重量进行采集，然后将数据传输给笔记本电脑8进行处理。当某个集料桶6中物料达到集料桶6容积的80％左右时，断开电动机10电源、打开处理窗16，伸手检查并处理卡在筛网箱2筛网上的石料，通过笔记本电脑数据处理即完成1次称重，并自动保存数据，倒出所有集料桶7中的土石料，将电子台秤7重新清零后，启动电动机10电源开关继续进行筛分，直至试验坑中的土石料筛分完成为止。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。