一种颗粒分析实验自动搅拌测密度装置及方法与流程

本发明涉及岩土工程土工测量技术领域，尤其涉及一种颗粒分析实验自动搅拌测密度装置及方法。

背景技术：

粉(砂)性土的颗粒级配作为土的一个物理性指标，特别是粉性土的粘粒含量是确定土样定名和液化判定的一个重要指标。

对于粒径小于0.075mm的砂(粉)性土在室内试验中主要是通过密度计法和移液管法两种试验方法。通常室内试验采用甲种密度计法，此试验方法中，其中有一个重要工序，就是溶液的搅拌。一直以来室内试验皆采用人工搅拌，搅拌完之后将搅拌装置取出再将密度测量装置放入食盐量筒从而测量溶液密度。但该操作方法存在以下缺点：1、按(gb/t50123-1999)《土工试验方法标准》要求搅拌时间为1分钟，但人工搅拌时很难准确控制时间；2、人工搅拌距离和搅拌频率不均匀性，会使溶液搅拌不均匀；3、人工搅拌时用力过大，搅拌过程中常使量筒内的溶液外漏，影响实验精度；4、人工搅拌时搅拌棒移动动作过大时，会引起量筒晃动，影响实验读数。为了满足实验规范要求，提高工作效率和实验精度，克服以往人工搅拌的缺点，这就要求能实现自动搅拌及测量的自动搅拌测密度装置。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题与不足，本发明实施例提供一种颗粒分析实验自动搅拌测密度装置及方法，以达到自动搅拌及测密度的技术效果。

第一方面，根据本发明实施例提供的一种颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，包括：

工作台，由底座和支架构成，所述底座用于放置实验量筒；

可旋转固定装置，设置于所述支架的预设高度，固定有在竖直方向上成预设夹角的第一传送装置及第二传送装置，通过旋转切换位于所述实验量筒的上方的为第一传送装置或是第二传送装置；

搅拌装置，固定在所述第一传送装置上，当第一传送装置位于所述实验量筒上方时，在第一传送装置的传送带的带动下上下运动，进而搅拌所述实验量筒内的颗粒物及溶液；

密度测量装置，通过柔性绳连接定在所述第二传送装置上，当第二传送装置位于所述实验量筒上方时，在第二传送装置的传送带的带动下伸入所述实验量筒预设深度，进而测量所述溶液的密度；

其中，第一传送装置与第一电机连接，当第一电机启动后，第一传送装置的传送带上下运动；第二传送装置与第二电机连接，当第二电机启动后，第二传送装置的传送带上下运动；所述可旋转固定装置与旋转电机连接，通过所述旋转电机带动旋转。

在一个实施例中，还包括：

计时器，用于获取所述搅拌装置的搅拌时间；

控制器，用于当所述搅拌时间达到预设时间时，控制可旋转固定装置12旋转预设角度。

在一个实施例中，还包括：

位置传感器，设置于第一传送装置，用于获取搅拌装置的位置；

所述控制器，还用于，根据所述搅拌装置的位置控制所述第一传送装置的传送带的运动方向。

在一个实施例中，

所述控制器，还用于：

当可旋转固定装置旋转至第二传送装置旋转至实验量筒上方后，控制第二传送装置带动密度测量装置向下运动；

所述装置还包括：

第二位置传感器，设置于第二传送装置上，用于在第二传送装置位于实验量筒上方时获取密度测量装置的位置；

所述控制器，还用于，当第二位置传感器获取到密度测量装置下降至预设位置时，控制停止第二传送装置的传送带继续向下运动。

在一个实施例中，所述装置还包括：

开关按钮，设置在底座上，以控制所述装置开启或关闭。

在一个实施例中，所述支架为空心结构，在所述空心结构内设置有导线，以实现开关按钮与所述旋转电机、第一电机及第二电机之间的电连接；

其中，所述第一电机与所述第二电机并联连接。

在一个实施例中，在所述支架上，设置有可伸缩凸起结构，在所述可旋转固定装置上设置有若干个卡槽，通过改变与所述卡槽实现卡接的凸起结构的位置，从而改变位于实验量筒上方的为第一传送装置或第二传送装置。

在一个实施例中，所述装置还包括：

电源插头，用于为所述装置接入电源，以为其供电。

在一个实施例中，所述装置还包括：

蓄电模块，用于为所述装置提供备用电源。

第二方面，根据本发明实施例提供的一种颗粒分析实验自动搅拌测密度方法，包括：

在支架的预设高度，固定有在竖直方向上成预设夹角的第一传送装置及第二传送装置，以通过旋转切换位于所述实验量筒的上方的为第一传送装置或是第二传送装置；

当第一传送装置位于所述实验量筒上方时，搅拌装置在第一传送装置的传送带的带动下上下运动，进而搅拌所述实验量筒内的颗粒物及溶液；

当第二传送装置位于所述实验量筒上方时，密度测量装置在第二传送装置的传送带的柔性绳的带动下伸入所述实验量筒预设深度，进而测量所述样本的密度；

其中，第一传送装置与第一电机连接，当第一电机启动后，第一传送装置的传送带上下运动；第二传送装置与第二电机连接，当第二电机启动后，第二传送装置的传送带上下运动；所述可旋转固定装置与旋转电机连接，通过所述旋转电机带动旋转。

本发明实施例提供的颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，可实现自动搅拌及密度测量，搅拌时间、搅拌频率、搅拌力度及搅拌高度可以得到精确控制，有效克服可以往人工搅拌的各种缺陷，有效提高了颗粒分析实验的效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种颗粒分析实验自动搅拌测密度装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种颗粒分析实验自动搅拌测密度装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的颗粒分析实验自动搅拌测密度装置测量样本密度时的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种颗粒分析实验自动搅拌测密度方法的流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

本发明实施例公开一种颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，参见图1所示，包括：

工作台，由底座111和支架112构成，所述底座用于放置实验量筒；

可旋转固定装置12，设置于所述支架的预设高度，固定有在竖直方向上成预设夹角的第一传送装置13及第二传送装置14，通过旋转切换位于实验量筒上方的为第一传送装置13还是第二传送装置14；

搅拌装置15，固定在所述第一传送装置13上，当第一传送装置13位于所述实验量筒上方时，在第一传送装置13的传送带的带动下上下运动，进而搅拌所述实验量筒内的样本，所述样本由颗粒物(土或砂)及溶液构成；其中，第一传送装置的传送带的一端固定在上方的滑轮上，另一端与第一电机连接，从而在第一电机的带动下，控制搅拌装置向上运动或向下运动；第二传送装置的传送带的一端固定在上方的滑轮上，另一端与第二电机连接，从而在第二电机的带动下，搅拌装置向上运动或向下运动；在此指出，搅拌装置可通过可松紧固定装置(如通过螺钉、带开口的环装结构及螺帽构成的固定装置，螺钉通过环装结构的开口的通孔，通过松紧螺钉上的螺帽从而改变可松紧固定装置的内径)连接于第一传送装置的传送带上，从而便于搅拌装置被卡紧或被取出。

密度测量装置16，通过柔性绳连接在所述第二传送装置14上，当第二传送装置14位于所述实验量筒上方时，在第二传送装置14的传送带的带动下伸入实验量筒预设深度，进而测量实验量筒内的样本的密度；

其中，第一传送装置13与第一电机17连接，当第一电机17启动后，第一传送装置13的传送带上下运动；第二传送装置14与第二电机18连接，当第二电机18启动后，第二传送装置14的传送带上下运动；所述可旋转固定装置12与旋转电机连接，通过所述旋转电机带动旋转。

在本发明实施例中，第一传送装置13上下两个滑轮之间的距离不低于实验量筒的高度，进而保证在搅拌时，搅拌装置15可触及实验量筒的底部，并在搅拌完之后可以顺利从实验量筒中取出。同理，为了便于密度测量装置16放入实验量筒、从实验量筒取出，则第二传送装置14上下两个滑轮之间的距离也不低于实验量筒的高度。除此之外，优选搅拌装置的高度、密度测量装置的高度均高于实验量筒的高度。可以根据不同高度的实验量筒设置相应高度的第一传送装置及第二传送装置。

在本发明实施例中，密度测量装置16通过柔性绳连接在第二传送装置14的传送带上，在第二传送装置14的带动下可上下运动；另一方面，通过柔性绳连接密度测量装置16与第二传送装置14的传送带，由此当密度测量装置16到达预设深度之后，有上浮的空间，可以使密度测量装置16在重力和浮力的作用下达到平衡，进而准确地测量实验量筒内的样本的密度。

在本发明实施例中，当搅拌装置15搅拌完之后，控制搅拌装置15在第一传送装置13的带动下上升至实验量筒上方；可旋转固定装置12在旋转电机的带动下，旋转预设角度，使第二传送装置14置于实验量筒的上方。

在本发明一个实施例中，所述颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，还包括：

计时器，用于获取所述搅拌装置的搅拌时间；

控制器，用于当所述搅拌时间达到预设时间时，控制可旋转固定装置12旋转预设角度。基于计时器与控制器可设置在支架内部，图中未示出。

在本发明一个实施例中，还包括：

第一位置传感器，设置于第一传送装置13，用于获取搅拌装置15的位置；

所述控制器，还用于，根据所述搅拌装置15的位置控制所述第一传送装置13的传送带的运动方向。在本发明实施例中，当第一位置传感器获取到搅拌装置15的位置位于最高端时，控制器控制第一传送装置13的传送带向下运动；而当第一位置传感器获取到搅拌装置15的位置位于最低端时，控制器控制第一传送装置13的传送带向上运动，直到搅拌结束，且搅拌装置15的位置恢复至最高端。具体地，搅拌时间可为1分钟。搅拌频率可以通过设定第一电机带动第一传送装置13的传送带运动的速度而设定，按照目前的标准，可设定80次/分-100次/分。

在本发明一个实施例中，还包括：

第二位置传感器，设置于第二传送装置14上，用于在第二传送装置14位于实验量筒上方时获取密度测量装置16的位置；优选设置在未启动时靠近底部滑轮或顶部滑轮的传送带上。

所述控制器，还用于，根据所述密度测量装置16的位置控制所述第二传送装置14的传送带的运动方向。在本实施例中，在第二传送装置14旋转至实验量筒上方后，控制器便控制第二传送装置14带动密度测量装置向下运动，而当密度测量装置16下降至预设位置时，便停止继续下降；在停止继续下降预设时间段或者接收到另一操作指令后，便控制第二传送装置14向上运动，以从实验量筒中取出密度测量装置。其中，预设时间段可设为10s、20s等时间段，用于供读取测量到的密度；而另一操作指令可为用户发送的指令，如在读取完测量到的密度之后，可发送操作指令，以供通过可旋转固定装置12将第一传送装置旋转至实验量筒的上方，以便于下一次使用。

在本发明一个实施例中，参见图2所示，颗粒分析实验自动搅拌测密度装置还包括：开关按钮19，设置在底座11上，用于控制颗粒分析实验自动搅拌测密度装置开启或关闭。

在本发明一个实施例中，所述支架为空心结构，在所述空心结构内设置有导线，以实现开关按钮与所述旋转电机、第一电机及第二电机之间的电连接；其中，所述第一电机与所述第二电机并联连接。

在本发明实施例中，第一电机与第二电机并联连接，作为一种可选的实施方式，当第一传送装置13旋转至实验量筒的上方的过程中，接通第一电机与空心支架内部的导线电连接，在通过可旋转固定装置将第二传送装置14旋转至实验量筒上方的过程中，接通第二电机与空心支架内部的导线电连接；而第一电机与第二电机可具设置在靠近相应的传送装置的顶端的滑轮处，通过控制相应的滑轮的转动来达到控制相应传送带向上或向下运动的目的。除此之外，在接通第一电机与空心支架内部的导线电连接时，同时接通第一位置传感器与所述导线的电连接；同理，在接通第二电机与空心支架内部的导线电连接时，同时接通第二位置传感器与所述导线的电连接。

在本发明一个实施例中，在所述支架上，设置有可伸缩凸起结构，在所述可旋转固定装置上设置有若干个卡槽，通过改变与所述卡槽实现卡接的不同位置的凸起结构，从而改变位于实验量筒上方的为第一传送装置或第二传送装置。

具体的，可为每个可伸缩凸起结构设置一个卡簧或者弹簧，也可以两个或多个控制同一个传送装置的可伸缩凸起结构设置一个卡簧或者弹簧，在切换位于实验量筒上方的传送装置时，通过控制卡簧或弹簧伸长或缩短从而达到切换位于实验量筒上方的传送装置的目的。

在本发明实施例中，颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，还包括：

电源插头110，用于为颗粒分析实验自动搅拌测密度装置接入电源，以为其供电；其中，电源插头可为两相插头或者三相插头，在此对其不做具体限定。

在本发明实施例中，颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，还包括：

蓄电模块，与所述电源插座连接，用于在通过电源插座与电源接通且自动搅拌测密度装置未运转时储存电能，以在颗粒分析实验自动搅拌测密度装置在运转过程中突然断电时提供电能，以维持其正常运转。

如下，列举一个具体实施例进行阐述：

电源开关110插接电源插孔，使得颗粒分析实验自动搅拌测密度装置接通电源。

第一电机17带动第一传送装置13上下运动，使得固定在第一传送装置13的传送带上的搅拌装置以80-100次/分的频率上下搅拌实验量筒内的样本，通过计时器及控制器，控制搅拌时间为1分钟。其中，第一位置传感器可设置在未启动前靠近底部滑轮的传送带上，当通过第一位置传感器检测到搅拌装置上升至最高位置时，控制器控制第一传送装置向下运动，默认在装置未启动前，自动搅拌装置位于最高位置。

当搅拌时间达到1分钟时间时，控制器控制旋转电机带动可旋转固定装置12转动，使得第二传送装置14携密度测量装置16置于实验量筒上方，参见图3所示。当第二传送装置14被旋转至实验量筒上方预设时间后，如3s-5s，第二传送装置携带密度测量装置16向下运动，当下降至实验量筒内的预设深度时，停止继续向下运动，该预设位置可由相关人员根据相关标准设定，并设定控制器停止继续向下运动的终止位置，其中，该终止位置通过第二传感器获得，在停止运动后，密度测量装置16在重力和浮力作用下达到平衡后，可从密度测量装置上直接读取样本的密度。

当密度测量装置16上显示的密度被读取完毕或者是在下降至终止为止预设时间后，旋转电机带动可旋转固定装置恢复旋转，使得第一传送装置携带搅拌装置15再次至于实验量筒的上方，以便于下次进行搅拌及密度测量。

本发明实施例提供的颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，可实现自动搅拌及密度测量，搅拌时间、搅拌频率、搅拌力度及搅拌高度可以得到精确控制，有效克服可以往人工搅拌的各种缺陷，有效提高了颗粒分析实验的效率。

本发明实施例提供一种颗粒分析实验自动搅拌测密度方法，应用于上述实施例任一项所描述的颗粒分析实验自动搅拌测密度装置，参见图4所示，所述方法，包括：

步骤s42、在支架的预设高度，固定有在竖直方向上成预设夹角的第一传送装置及第二传送装置，以通过旋转切换位于所述实验量筒的上方的为第一传送装置或是第二传送装置；

步骤s44、当第一传送装置位于所述实验量筒上方时，搅拌装置在第一传送装置的传送带的带动下上下运动，进而搅拌所述实验量筒内的颗粒物及溶液；

步骤s46、当第二传送装置位于所述实验量筒上方时，密度测量装置在第二传送装置的传送带上的柔性绳的带动下伸入所述实验量筒并接触实验量筒内的溶液，进而测量所述实验量筒内的样本的密度；

其中，第一传送装置与第一电机连接，当第一电机启动后，第一传送装置的传送带上下运动；第二传送装置与第二电机连接，当第二电机启动后，第二传送装置的传送带上下运动；所述可旋转固定装置与旋转电机连接，通过所述旋转电机带动旋转。

在本发明实施例中，颗粒分析实验自动搅拌测密度装置为电控装置，通过旋转电机带动可旋转固定装置旋转来切换位于实验量筒上方的传送装置。

在本发明实施例中，当第一传送装置的传送带带动搅拌装置以3次/2s的频率搅拌，搅拌时间可根据实际需求进行设定，如国家相关标准中的搅拌1min，可以设定第一电机带动第一传送装置的传送带运动的速度，从而控制1min内上下搅拌的次数。

在本发明实施例中，可设定在颗粒分析实验自动搅拌装置通电时，默认第一传送装置位于实验量筒的上方，而当采用密度测量装置测量完实验量筒内的样本的密度之后，旋转电机带动可旋转固定装置旋转，从而恢复第一传送装置位于实验量筒的上方，以便于下次使用。

本发明实施例为方法实施例，是关于上一个关于颗粒分析实验自动搅拌测密度装置的实施例对应的自动搅拌测密度的方法的实施例，在颗粒分析实验自动搅拌测密度装置实施例中阐明的内容在本颗粒分析实验自动搅拌测密度的方法实施例中同样适用，同时，在本颗粒分析实验自动搅拌方法中阐明的内容在颗粒分析实验自动搅拌测密度装置实施例中也同样适用，为了避免重复，在此不予赘述。

本发明实施例提供的颗粒分析实验自动搅拌测密度方法，可实现自动搅拌及密度测量，搅拌时间、搅拌频率、搅拌力度及搅拌高度可以得到精确控制，有效克服可以往人工搅拌的各种缺陷，有效提高了颗粒分析实验的效率。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅以一较佳实施例对本发明的技术方案进行介绍，但是对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，应能在具体实施方式上及应用范围上进行改变，故而，综上所述，本说明书内容部不应该理解为本发明的限制，凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。