СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТОГО СЫРЬЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК G01N33/38 

Область техники, к которой относится изобретение

Заявляемое изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к контролю влажности сырьевой формовочной массы, предназначенной для полусухого прессования кирпича.

Уровень техники

Известен способ контроля влажности сырьевой керамической массы (см. авторское свидетельство на изобретение SU № 1264073, МПК G 01 N 33/38, опубл. 15.10.1986, БИ № 38), включающий перемещение массы в потоке на транспортере, формирование дорожки и определение влажности массы. К сформированной дорожке прикладывают заданную нормальную нагрузку, в качестве которой служит регулируемый груз, а затем измеряют величину силы трения груза с массой и определяют коэффициент трения и влажность. Предварительно осуществляют все эти операции на образцах сырьевой массы, характеризующейся различной влажностью и устанавливают зависимость коэффициента динамического трения от влажности, которую затем используют для оперативного определения влажности массы в потоке.

Способ по а.с. № 1264073 позволяет осуществлять оперативный контроль керамической массы непосредственно в процессе технологического цикла и, кроме того, не требует сложных устройств для своего осуществления. Однако в данном решении происходит формирование дорожки заданной формы, которая подвергается в процессе движения воздействию веса груза и силе трения, что ведет к разрушению дорожки и, как следствие, к погрешностям измерения.

Наиболее близким по сущности к заявляемому способу решением, выбранным за прототип, является механический способ определения влажности (см. авторское свидетельство на изобретение SU № 775671, МПК: G 01 N 19/10, опубл. 30.10.1980, БИ № 40). Указанный способ включает сжатие пробы исследуемого материала, а определение влажности осуществляют по давлению, зафиксированному в момент выделения из пробы влаги. Предварительно составляются тарировочные графики зависимости между влажностью и давлением, зафиксированным в момент выделения влаги из пробы.

Предлагаемый способ достаточно точен - погрешность измерения не превышает 1,5% и оперативен - время измерения влажности составляет около 100 с.

Однако вышеописанный способ предназначен для материалов с влажностью 35-70% и более - до 90%, преимущественно для торфа и предназначен, предпочтительно, для применения в полевых условиях. Для материалов, имеющих небольшую влажность, например, для глинистого сырья, предназначенного для полусухого прессования изделий, в частности глинистого кирпича, данный способ неприменим.

Известно устройство для осуществления контроля влажности сырьевой керамической массы (см. авторское свидетельство на изобретение SU, № 1264073, МПК: G 01 N 33/38, опубл. 15.10.1986, БИ № 38), содержащее барабанный транспортер с лентой, формующие подпружиненные валики, измерительный прибор и груз. Из лотка на ленту транспортера подают керамическую массу и вращением валиков образуют дорожку, при этом качество дорожки регулируют с помощью пружины. К отформованной дорожке прикладывают заданную нормальную нагрузку, посредством груза, точнее его веса. Измеряют величину силы трения груза с массой при помощи соответствующего прибора.

Предлагаемое решение достаточно простое, не требует больших энергозатрат и позволяет определять влажность керамической массы непосредственно во время технологического процесса. Однако качество формуемой дорожки регулируется пружиной, которая не обеспечивает точной фиксации положения формовочных валиков, что ведет к погрешности формы дорожки и как следствие к недостаточной точности измерения.

Наиболее близким по конструктивному решению к заявляемому устройству является устройство для измерения влажности дисперсных материалов (см. авторское свидетельство на изобретение SU № 1406470, МПК G 01 N 25/56, опубл. 30.06.1988, БИ № 24). Устройство выполнено в виде малогабаритного пресса и содержит цилиндрическую матрицу, тарированную пружину и подпружиненный пуансон. Пуансон выполнен на торце с углублением, соединенным с прозрачным капилляром, служащим для фиксирования влаги, выделяющейся из материала при его сжатии. Капилляр и углубление на торце пуансона расположены по нормали к плоскости контакта пуансона и материала.

Техническое решение по а.с. № 1406470 позволяет достаточно точно определить влажность материала в диапазоне влажности 70-90%, однако посредством него нельзя определить влажность материалов с низким содержанием влаги. Кроме того, вышеописанное устройство предназначено в основном для использования в полевых условиях и предполагает ручную загрузку пробы материала в матрицу.

Сущность заявляемого изобретения

Заявляемым изобретением решается задача разработки способа, позволяющего оперативно и точно определять влажность глинистого сырья, предназначенного для полусухого формования кирпичей и имеющего низкую влажность - в диапазоне от 6 до 16%, и устройства, позволяющего осуществить данный способ в условиях непрерывного технологического процесса.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения влажности глинистого сырья, включающем взятие пробы и формование образца, сжатие образца постепенно возрастающим давлением, измерение величины, характеризующей влажность исследуемого сырья, и определение влажности по тарировочной зависимости измеряемой величины от влажности сырья, согласно заявляемому изобретению, предварительно задают два фиксированных предела давления, сжимают образец до достижения давлением нижнего фиксированного предела, фиксируют линейный размер образца по линии приложения давления, наращивают давление до верхнего фиксированного предела, измеряют усадку образца по линии приложения давления и используют полученную величину усадки как величину, характеризующую влажность исследуемого сырья для определения влажности.

Поставленная задача решается также благодаря тому, что в устройстве для определения влажности глинистого сырья, содержащем матрицу, пуансон, привод перемещения пуансона и датчик измеряемой величины, связанный с пуансоном, согласно заявляемому изобретению матрица выполнена со сквозным отверстием, установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости и снабжена подвижной заслонкой, перекрывающей дно сквозного отверстия матрицы и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, перпендикулярно к линии перемещения матрицы, привод перемещения пуансона снабжен прибором контроля величины прилагаемого давления, а в качестве датчика измеряемой величины использован датчик линейного перемещения пуансона, связанный с упомянутым прибором контроля.

В заявляемом способе, как и в прототипе, имеет место сравнение с тарировочными зависимостями измеряемой величины от влажности образцов, составленными предварительно, что позволяет оперативно определять влажность сырья в процессе технологического цикла методом простого сравнения, не производя сложных вычислений.

Однако в заявляемом способе для определения влажности используют величину усадки образца по линии приложения давления, основываясь при этом на зависимости пластичности глинистого сырья от его влажности. Это позволяет применять заявляемый способ для контроля влажности глинистого сырья, имеющего небольшую влажность, а именно - в диапазоне от 6 до 16%.

Для обеспечения одинаковых начальных условий измерения приложение сжимающего давления осуществляется в два этапа. Задают две фиксированных величины давления, являющихся предельными величинами для измерения усадки. Первоначально сжимают взятую пробу сырья до достижения давлением нижнего фиксированного предела, при этом получается образец, из которого частично вытеснен воздух и уплотнены пустоты в его объеме. Затем фиксируют линейный размер образца по линии приложения давления и используют его в качестве точки начала отсчета. Осуществляют наращивание давления до верхней заданной предельной величины - фиксированного предела и измеряют полученную линейную усадку образца. Значения нижнего и верхнего фиксированных пределов давления задаются изначально и одинаковы для всех измерений, производимых в технологическом процессе, для одного вида сырья.

В конкретном случае исполнения способа возможно измерение усадки одновременно со сжатием образца, при этом измерения осуществляют по линейному перемещению штока прессующего механизма.

Оперативное осуществление способа в условиях непрерывного технологического процесса обеспечивается заявляемым устройством.

Устройство аналогично решению прототипа выполнено в виде прессующего механизма. Однако в заявляемом решении матрица выполнена со сквозным отверстием, установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости и снабжена подвижной заслонкой, перекрывающей дно сквозного отверстия матрицы и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, перпендикулярно к линии перемещения матрицы. Подобное решение позволяет автоматически брать пробу сырья за счет возвратно-поступательного перемещения матрицы - в объем движущегося потока сырья, где сквозное отверстие заполняется исследуемым сырьем, и обратно, а затем обеспечивает формование образца. Подвижная заслонка, перекрывающая дно сквозного отверстия матрицы, обеспечивает противодействие усилию прессования и позволяет достаточно просто решить проблему удаления исследованного образца из матрицы путем открывания заслонки и выталкивания образца.

Взаимно-перпендикулярное пространственное расположение матрицы и заслонки обеспечивает удобство в обслуживании и эксплуатации.

Для обеспечения точности измерений привод перемещения пуансона снабжен прибором контроля величины прилагаемого давления, а в качестве датчика измеряемой величины использован датчик линейного перемещения пуансона. Упомянутый прибор контроля включает датчик линейного перемещения пуансона при достижении давлением величины нижнего предела давления и отключает его при достижении давлением верхнего фиксированного предела, при этом осуществляется измерение величины линейной усадки образца равной величине линейного перемещения пуансона.

Вышеизложенное подтверждает, что заявляемый способ и технологическая линия направлены на решение единой задачи и соответствуют критерию единства изобретения.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипами позволило установить их соответствие критерию “новизна”. При изучении других известных технических решений в данной области техники не было выявлено решений, имеющих аналогичные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию “изобретательский уровень”.

Наиболее целесообразно задать нижний фиксированный предел давления равным величине давления, при котором образец уплотнен до отсутствия пустот в его объеме, а верхний фиксированный предел давления - равным рабочему давлению прессования кирпичей.

Предварительно составляют тарировочные зависимости усадки образцов от влажности сырья. Для этого, обычно в лабораторных условиях, исследуют образцы различной влажности, ранее определенной известными из уровня техники методами, воздействуя на них давлением от нижнего до верхнего заданных пределов и измеряя полученную линейную усадку образцов. Тарировочные зависимости усадки от влажности составляют для различных типов сырья.

Возможно, составление тарировочной зависимости усадки образцов от влажности сырья в виде таблиц или в виде графиков.

Привод перемещения пуансона и приводы перемещения матрицы и подвижной заслонки могут быть выполнены на базе гидроприводов.

Целесообразно оснащение устройства системой управления, задающей параметры работы приводов перемещения пуансона, матрицы и подвижной заслонки, содержащей тарировочные табличные или графические данные и связанной с датчиком линейного перемещения пуансона и прибором контроля величины прилагаемого давления.

На чертеже представлен общий вид устройства для определения влажности глинистого сырья и показаны крайние положения матрицы, пуансона и подвижной заслонки (две проекции).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Заявляемый способ подготовки глинистого сырья был реализован посредством заявляемого устройства.

Устройство состоит из матрицы 1, заслонки 2, пуансона 3, гидроцилиндра 4 перемещения пуансона, гидроцилиндра 5 перемещения матрицы, гидроцилиндра 6 перемещения заслонки, датчика 7 линейного перемещения пуансона, гидростанции 8, гидропанели 9, пульта управления 10.

Матрица 1 выполнена со сквозным отверстием 11. На гидропанели 9 установлен электроконтактный манометр, контролирующий величину давления пуансона, прилагаемого к образцу.

Устройство работает следующим образом.

Для “взятия пробы” гидроцилиндр 5 перемещает матрицу 1 в объем течки 12, где сквозное отверстие 11 матрицы заполняется глиной, и возвращает ее в исходное положение. Подвижная заслонка 2 закрывает дно отверстия 11 матрицы 1, отсекая при этом излишки сырья. Гидроцилиндр 4 перемещает пуансон 3, который, в свою очередь, воздействует на образец (на чертеже не показан), сжимая его. При достижении давления прессования 150 кг/кв. см электроконтактный манометр, установленный на гидропанели 9, включает датчик 7 контроля линейного перемещения пуансона. Производится одновременный автоматический замер линейного перемещения пуансона 3. При давлении 350 кг/кв. см прессование прекращается и шток гидроцилиндра 4 возвращает пуансон 3 в исходное положение.

Гидроцилиндр 6 перемещает заслонку 2 и под запрессованным образцом (таблеткой) открывается “дно” и гидроцилиндр 4 выталкивает спрессованный образец из матрицы 1. Образец по желобу скатывается в течку 12.

Полученная датчиком 7 величина линейного перемещения пуансона, равная величине усадки образца по линии приложения давления поступает на пульт управления 10, где имеется тарировочная таблица зависимости усадки от влажности исследуемого сырья. Определяют влажность исследуемого образца по контрольным параметрам.

Изобретение относится к производству строительных материалов. Технический результат - оперативное определение влажности глинистого сырья в условиях непрерывного технологического процесса. Влажность определяют взятием пробы, формованием образца и сжатием образца в пределах заданного нижнего и верхнего давлений, при этом полученную величину усадки используют как параметр, характеризующий влажность. Для осуществления способа применяют устройство, содержащее матрицу, пуансон, привод перемещения пуансона и датчик измеряемой величины, связанный с пуансоном. Матрицы установлена с возможность возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости, обеспечивающего взятие пробы без остановки потока контролируемого глинистого сырья. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения влажности глинистого сырья, включающий взятие пробы и формование образца, сжатие образца постепенно возрастающим давлением, измерение величины, характеризующей влажность исследуемого сырья, и определение влажности по тарировочной зависимости измеряемой величины от влажности сырья, отличающийся тем, что влажность глинистого сырья определяют при его полусухом прессовании, для чего предварительно задают два фиксированных предела давления, сжимают образец до достижения давлением нижнего фиксированного предела, фиксируют линейный размер образца по линии приложения давления, наращивают давление до верхнего фиксированного предела, измеряют усадку образца по линии приложения давления и используют полученную величину усадки как величину, характеризующую влажность исследуемого сырья для определения влажности.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение усадки осуществляют одновременно с сжатием образца по линейному перемещению штока прессующего механизма.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нижний фиксированный предел давления задают равным величине давления, при котором образец уплотнен до отсутствия пустот в его объеме, а верхний фиксированный предел давления задают равным рабочему давлению прессования изделий.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что тарировочную зависимость усадки образцов от влажности сырья составляют предварительно для различных типов сырья, воздействуя на образцы, имеющие различную влажность, ранее определенную известными методами, давлением от нижнего до верхнего фиксированных пределов и измеряя усадку образца по линии приложения давления.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что тарировочную зависимость усадки образцов от влажности сырья составляют в виде графиков.6. Способ по п.4, отличающийся тем, что тарировочную зависимость усадки образцов от влажности сырья составляют в виде таблицы.7. Устройство для определения влажности глинистого сырья для реализации способа по пп.1-6, содержащее матрицу, пуансон, привод перемещения пуансона и датчик измеряемой величины, связанный с пуансоном, отличающееся тем, что матрица выполнена со сквозным отверстием, установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости и снабжена подвижной заслонкой, перекрывающей дно сквозного отверстия матрицы и установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальной плоскости перпендикулярно линии перемещения матрицы, привод перемещения пуансона снабжен прибором контроля величины прилагаемого давления, а в качестве датчика измеряемой величины использован датчик линейного перемещения пуансона, связанный с упомянутым прибором контроля.8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что привод перемещения пуансона и приводы перемещения матрицы и подвижной заслонки выполнены в виде гидроприводов.9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что оно снабжено системой управления, задающей параметры работы приводов перемещения пуансона, матрицы и подвижной заслонки, содержащей тарировочные табличные и графические данные и связанной с датчиком линейного перемещения пуансона и прибором контроля величины прилагаемого давления.10. Устройство по любому из пп.7 и 8, отличающееся тем, что оно снабжено индикатором и прибором, производящим преобразование величины усадки в величину влажности.