Способ определения модуля крупности песка и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к устройствам для определения зернового состава полидисперсных материалов и может быть использовано для контроля качества строительных материалов, например песка. Сущность: новым в способе является то, что в камере классификации формируют равномерно распределенный восходящий поток рабочей жидкости, который обеспечивает качественное разделение исходной смеси. Взвешивание массы осажденной фракции производят в рабочей жидкости. Изменяя скорость потока, осуществляют последовательное осаждение фракций, начиная с более крупных частиц песка. Для формирования равномерно распределенного потока к камере классификации в нижней части пристыкован конфузор, размещенный в камере формирования потока, заполненной рабочей жидкостью. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для определения зернового состава полидисперсных материалов и может быть использовано для контроля качества строительных материалов, например песка.

Известен ситовой способ определения зернового состава песка, заключающийся в том, что исходную высушенную пробу просеивают через сита с отверстиями соответствующих размеров, производят взвешивание остатков на ситах и по результатам взвешиваний определяют модуль крупности песка.

Недостатком данного способа является большая длительность во времени обработки одной пробы. Кроме того, сита после некоторого времени работы забиваются отдельными частицами и требуют систематической очистки.

Известен способ разделения зернового материала в вертикальном потоке жидкости в гидравлических классификаторах.

Недостатком этого способа является низкое качество разделения. Это вызвано тем, что формируемый в камере классификации водный поток неравномерен по всему сечению камеры. Подача воды через щелевые отверстия в стенках камеры вызывает образование обратных токов водогрунтовой смеси вдоль стенок, что приводит к оползанию вдоль стенок камеры мелкодисперсных частиц, которые должны выноситься вертикальным потоком за пределы камеры.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является способ седиментации полидисперсного материала, заключающийся в подаче исходного в заполненный неподвижной рабочей жидкостью (водой) цилиндр, в котором происходит осаждение материала и разделение его по крупности. Частицы первой крупной фракции, имеющие максимальную гидравлическую крупность, осаждаются первыми, а частицы последней мелкой фракции - последними. Массу осевшей фракции измеряют через определенные интервалы времени, предварительно посчитанные, исходя из величины гидравлической крупности осаждаемых частиц.

Недостатком известного способа является невысокая точность определения модуля крупности из-за низкого качества разделения, так как возникает взаимная засоренность отдельных фракций, обусловленная следующими причинами: столкновение частиц друг с другом приводит к уменьшению скорости осаждения крупных частиц и увеличению скорости осаждения мелких; отдельные скопления мелких частиц осаждаются со скоростью превышающей гидравлическую крупность одной частицы; осаждение твердого материала в центральной части разделительной камеры приводит к вытеснению жидкости и возникновению вдоль стенок вертикального потока, что увеличивает время осаждения частиц, осаждающихся вдоль стенок камеры.

Целью изобретения является повышение точности определения модуля крупности песка.

Цель достигается тем, что в наполненном рабочей жидкостью разделительном устройстве формируют восходящий равномерно распределенный поток жидкости. Затем в разделительное устройство подают исходную смесь. Через определенные интервалы времени, достаточные для осаждения всех частиц выделяемой фракции, скорость потока жидкости снижают. Измерение массы выделенных фракций осуществляют путем их взвешивания в рабочей жидкости. Массу фракций измеряют до того, как произведут снижение скорости.

Цель достигается также за счет того, что устройство для осуществления способа содержит камеру формирования вертикального потока.

Рабочая жидкость из этой камеры подается в камеру классификации через конфузор, что обусловливает формирование в нижней части этой камеры равномерно распределенного потока жидкости.

Повышение качества разделения, а следовательно, и точности определения модуля крупности песка достигается также за счет того, что поток жидкости в конфузоре имеет горизонтальную составляющую и в случае провала частиц более мелких фракций вдоль стенок камеры классификации в конфузор эти частицы будут относится потоком к оси конфузора, где скорость потока выше, чем у стенок конфузора, и выноситься вверх, не засоряя осаждаемую фракцию.

Способ определения модуля крупности песка и устройство для его осуществления объединены единым изобретательским замыслом и служат достижению одной и той же цели.

Наличие приведенных выше отличительных признаков обеспечивает соответствие заявляемых технических решений критерию изобретения "новизна".

При анализе других технических решений признаки, отличающие заявляемые технические решения от прототипа, не были найдены, тем самым они обеспечивают им соответствие критерию изобретения "существенные отличия".

На чертеже изображено устройство для определения модуля крупности песка.

Устройство содержит напорный бак 1, снабженный автоматическим устройством 2 подачи различных расходов воды и соединенный трубопроводом 3 с камерой 4 формирования потока рабочей жидкости. Расположенный в камере 4 конфузор 5 состыкован с нижней частью камеры 6 классификации. Сверху к этой камере пристыкованы коническая камера 7 предварительного разделения исходного материала и цилиндрическая камера 8 слива мелких фракций. Камера 8 расположена внутри сборника 9 сливаемой воды, которая удаляется из устройства через патрубок 10.

Нижняя часть камеры 4 состыкована с накопителем 11 товарных фракций, в котором расположена чашка 12. В этой чашке накапливается осаждаемый материал. Чашка соединена шарнирно через тягу 13 с рычагом 14, закрепленным шарнирно на опорной раме, на которой размещено устройство. Сводный конец рычага соединен шарнирно с весовым устройством 15, которое имеет электрическую связь с блоком 16 автоматической обработки результатов взвешивания и распечатывающим блоком 17.

Устройство работает следующим образом.

Классификационная вода из напорной емкости 1 поступает по трубопроводу в камеру 4 формирования потока классификационной воды. Отсюда, пройдя через конфузор 5, вода поступает в камеру классификации. Пройдя далее через камеру 7 предварительного разделения исходного материала и камеру 8 слива мелких фракций, вода переливается через верхнюю кромку последней в сборную емкость 9, откуда сливается через патрубок 10.

Пробу песка подают в воронку 18, через которую песок попадает в цилиндр 19 для предварительного взвешивания исходной массы М. По окончании взвешивания из цилиндра 19 песок подают в камеру 7 разделения.

При максимальном расходе классификационной воды происходит осаждение первой фракции песка (d > 2,5 мм), которую собирают в чашке 12, соединенной через тягу и рычаг 14 с весовым устройством 15. Путем ступенчатого уменьшения расхода воды при помощи автоматической системы 2 производят последовательное осаждение и взвешивание полных остатков остальных фракций А_i (i = 1,2,...,5).

Полученные весовые данные (масса пробы и масса полных остатков) автоматически вводятся в блок 16 математической обработки информации. В этом блоке производят вычисление модуля крупности М_кр по формуле M_кр= A_i. Конечные результаты вычислений поступают в блок 17.

Использование заявляемого способа позволяет повысить качество разделения полидисперсных материалов за счет создания равномерно распределенного потока в камере классификации. Для этой цели камера классификации в нижней части состыкована с конфузором, в котором происходит дополнительная очистка осаждаемой фракции благодаря наличию горизонтальной составляющей потока воды, направленной к оси.

Благодаря качественному разделению материалов повышается точность определения модуля крупности песка.

Кроме того, предлагаемый способ дает возможность сократить время определения модуля крупности песка по сравнению с традиционным ситовым методом с 8-24 ч до 5-10 мин на каждую пробу.

Формула изобретения

1. Способ определения модуля крупности песка, заключающийся в том, что исходную смесь подают в заполненную рабочей жидкостью камеру классификации, в которой осаждают отдельные фракции смеси и измеряют массы осаждаемых фракций, по которым определяют модуль крупности песка, отличающийся тем, что измеряют массу исходной пробы путем взвешивания в рабочей жидкости, в камере классификации формируют восходящий равномерно распределенный поток рабочей жидкости, загружают исходную пробу в камеру разделения через интервал времени, достаточный для осаждения всех частиц выделяемой фракции, измеряют ее массу путем взвешивания в рабочей жидкости, производят изменение скорости потока рабочей жидкости для осаждения и последующего измерения массы следующей фракции.

2. Устройство для определения модуля крупности песка, состоящее из конической камеры предварительного разделения материала, соединенной в нижней части с камерой классификации, приспособлением для загрузки исходной пробы и бункером для выгрузки разделенных фракции, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено камерой формирования потока рабочей жидкости, в которой размещен конфузор, соединенной с камерой классификации, а камера формирования потока соединена с накопителем, в котором расположена чаша для накопления фракций, которая шарнирно соединена через тягу с шарнирно закрепленным на опорной раме рычагом, свободный конец которого шарнирно соединен с весовым устройством, электрически связанным с вычислительным блоком, соединенным с распечатывающим устройством.

РИСУНКИ

Рисунок 1