黑索今粉料连续计量加料技术研究(1).pdf

2 0 1 2 年1 2 月黑索今粉料连续计量加料技术研究邓国栋等 d D i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．I s m ．1 0 0 1 船5 2 ．2 0 1 2 ．0 6 ．0 0 7 黑索今粉料连续计量加料技术研究’ 邓国栋①刘宏英①郭效德①顾志朗。吕飞①王永红② ①南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中。 江苏南京，2 1 0 0 9 4 ②山西北方兴安化学工业有限公司 山西太原，0 3 0 0 0 8 [ 摘要] 黑索今 R D x 具有危险性大、流散性差的特性，因而在连续计量加料过程中会出现安全隐患以及计量 不准确。为解决这些问题，设计了一种防静电电子皮带秤装置，并通过R D x 粉体安息角测定，设计了合理的料仓。 文章详细阐述了该装置的结构及工作原理，并对R D x 粉料进行了多次计量试验。结果表明该自动计量加料装置 对R D x 粉料的输送均匀稳定，料仓内不会出现”架桥断料”现象，安全性能好，且计量误差小于1 ．0 ％，能满足R D x 粉料连续精确计量加料的需要。 [ 关键词] R D x 粉料电子皮带秤装置连续计量静电计量误差 [ 分类号] T J5 5 T B9 3 2 ‘T Q 5 6 4 引言 目前我国的火药生产仍采用人工称量、人工加 料的方法，生产效率低，安全性差，严重阻碍了火药 制造工艺连续化、自动化的实现”J 。黑索今 R D x 是改性双基火药的主要组分之一．其计量的准确性 直接影响泼类火药的产品质量和火药的各种性能。 R D x 的在线连续计量是火药连续化、自动化生产工 艺的必备工序，因此急需开展这方面的研究；实现火 药制造过程中R D x 的自动精确计量加料，提高火药 生产过程的安全性与产品质量的均匀性及稳定性。 在工业化生产中，R D x 固体粉料使用量大，流 散性差，往往在输送计量过程中易结拱堵塞料仓，导 致粉料不能连续、均匀地向下加料，造成“架桥断 料””1 ；而且生产用R D x 粉料粒度只有1 8 “m 左 右，易团聚，如果料仓设计不合理，同样会发生“架 桥断料”现象，影响计量过程”1 ；另外，R D x 属于强 易燃易爆材料，在加料过程中极易因摩擦、冲击和静 电而引起爆炸”1 ，存在很大的安全隐患，这些问题 给计量工作带来了许多困难，这就需要设计一种新 型的计量设备。针对上述问题，本文设计了一种防 静电电子皮带秤装置，以实现R D x 粉料在线连续计 量加料。 1 防静电电子皮带秤装置设计及工作原理 1 ．1 防静电电子皮带秤装置设计 为了解决R D x 粉料计量加料过程中遇到的输 送困难、易断料、精度差、安全系数低等问题，本文着 重从防止“架桥断料”、防止静电摩擦、提高计量精 度等方面出发，精心设计了一种防静电电子皮带秤 装置。 该装置主要由底座、传感器、皮带机、软料仓连 接件、软料仓、料仓支架、硬料仓、防静电袋、外罩、气 动执行器、软料仓动圈组、限位圈、防静电皮带、传动 f 装置等构成，如图l 所示。 】一底座；2 一传感器支座；3 一传感器；4 一皮带机；5 一软料仓 连接件；6 一软料仓；7 一料仓支架；8 一硬料仓；9 一防静电布 袋1 0 一外罩；1 1 一气动执行器 含1 1 1 、1 1 2 、1 1 _ 3 ； 1 2 一软料仓动圈组；1 3 一硬料仓锥体法兰；1 4 一防静电皮带； 1 5 一传动装置 图】防静电电子皮带秤装置原理结构图 硬料仓8 固定在料仓支架7 上，软料仓6 分别 与硬料仓8 和软料仓连接件5 相连，传感器3 装在 传感器支座2 上，传感器支座2 与底座l 连接，防静 电布袋9 固定在硬料仓8 内，软料仓6 内装有软料 。收藕日期2 0 1 l _ 0 5 。6＼ 作者简介邓国栋 1 9 酷一 。男。高级工程师。研究方向台能材料加工及傲纳术技术。E m B i l d y p d g d 1 2 6 ．∞m 万方数据 2 4爆破器材E x p l o s i v eM a t d a l s第4 1 卷第6 期 仓动圈组1 2 ，气动执行器l l 一1 、l l 2 、l l 一3 分别 与软料仓动圈组连接．另一端与压缩气源连接．限位 圈固定在软料仓连接件5 上，外罩1 0 分别与硬料仓 锥体法兰1 3 和底座连接，防静电皮带1 4 装在皮带 机4 上，皮带机由传动装置1 5 带动运转。 高精度称重传感器是装在底座上的．皮带机连 接在传感器上部，由防爆电机减速机驱动。料仓中 的粉料经过软料仓直接下料到皮带机上，软料仓上 装有软料仓动圈组3 组，分别由气缸活塞带动，依次 做往复运动及直线运动，经限位圈可使软料仓内的 物料较均匀地落在运行的皮带上，能有效地防止粉 体架桥与堆积，使其始终处于良好的流散状态。 针对R D x 计量加料的危险性，皮带采用防静电 材料，输送机上方料仓材料采用软、硬结合．料仓的 上部采用金属不锈钢材料，内部设有防静电布袋．并 将锥体分为三段．中、下段设置为软锥体，该软锥体 分别与上、下两锥体相连接．且无运转的硬动件， R D x 粉料在加料及输送过程中不存在硬摩擦、撞击 及火花。另外，料仓倾斜角是根据R D x 粉料的自然 安息角 又名“休止角” ”1 设计的，即倾斜角 壁面 与水平面的夹角 应大于R D x 粉料的安息角．否 则，在加料过程中会形成如图2 所示的“鼠孔””’， 也会出现如图3 所示的“架桥断料”现象。 图2 “鼠7 L ”截面图 毳 图3 。架桥断料”截面图 硬料仓 ．经防静电布袋进人软料仓。启动时。开 启限位圈和皮带机 设定合适速度 ，粉料经过软料 仓洒落到运动的皮带机上，再经防静电皮带输送．加 入到吸收槽中．完成计量加料过程。料仓与皮带机 是垂直的，R D x 粉料在限位圈开启后直接洒落在防 静电皮带机上．加料及输送过程中不存在硬摩擦、撞 击及火花，料仓在防护罩内，防止了粉尘飞扬．确保 了加料过程安全。全系统只有一个料仓 包括硬料 仓和软料仓 ，料仓容积可达数百升，避免出现其它 加料计量装置需设加料计量仓及补料仓、补料过程 间断进行、粉料易架桥堵料、很难实现长时间连续加 料。 2R D x 自然安息角测定实验 2 ．1 主要原料及装置 R D x 粉料 o ．5 一1 ．ok g ，粒度1 8 ．4 8 “m 漏斗、直尺 3 根 、铁架台 带铁夹 2 ．2R D x 粉料安息角测定 R D x 粉料的自然安息角是通过固定漏斗法”1 测定的。铁架台放置平稳后，将漏斗固定于水平台 上方适当高度处，从漏斗中加入R D x 粉料。漏到平 台上的R D x 会形成一个圆锥体，随着R D X 粉料的 增多，圆锥体不断变大，直到锥体母线相对于平台的 角度不再增大为止。R D x 自然堆积外形如图4 所 示。由于R D x 产生的静电对安息角有一定影响，试 验前已对R D x 进行了防静电处理，例如采用防静电 布袋或金属铝盘进行防静电处理。 在正常工作中，为了防止外界因素对装置产生．．二j 的干扰，装置外部安装防护罩并固定在料仓底座上。 整套系统全部接地以防静电积聚。 1 ．2防静电电子皮带秤装置工作原理 k ‘ ～ 该防静电电子皮带秤装置采用的是失重计量原 图4R D x 自然堆积的外形 理】，控制器通过称重传感器对料仓质量进行高速 经测量圆锥体高度 1 0 ．8c m ，直径d 2 r 取样和运算，计算出料仓每一瞬时血的质量减少值1 8c m ，那么r 9c m ，t a n 口 I ．2 ，a 一5 0 ．2 0 。因此， △形，该质量减少值就是皮带机的瞬时加料量，则皮 R D x 粉料的休止角约为5 0 ．2 。。 带机的瞬时加料速度， △僻／出，然后由计算器对 2 ．3 测定结果 各瞬时加料速度进行积分 采用固定漏斗法测量的R D x 粉料的自然安息 Ⅳ f [ △阢，出] d c f ，山 角为5 0 ．2 。，参照自然安息角与物料流动性的对应 可以准确计算出某一时间段加料的累计总质量 关系表p ’可知．R D x 的安息角偏大，属于流散性差、 Ⅳ，Ⅳ显示于远程计算机上。不能自由流动、会黏着的物料。 加料前，通过升降机将R D x 粉料加入上方料仓 因此，为了有效防止“鼠孔”以及“架桥断料”现 P 0 ．．_ 1 ■ 万方数据 2 0 1 2 年1 1 2 月黑索今粉料连续计量加料技术研究邓国栋等 象的出现，防静电电子皮带秤装置的料仓倾斜角设 计应大于R D x 的安息角 5 0 ．2 。 。 3R D x 粉料计量试验 3 ．1 主要原料及设备 R D x 粉料；防静电电子皮带秤装置 自制 ，远 程计算机。 3 ．2R D x 在线连续计量 3 ．2 ．1 加料速度恒定情况下的计量试验 用电子秤称取5 0 k g 的R D x 粉料，全部倒人防 静电电子皮带秤装置料仓内，设置加料速度为3 2 2 ．4 k 舀／h ，打开空气压缩机，启动皮带秤，开始向接料室 送料，直到输送完毕。仔细观察送料情况并记录加 料时间。 另外分别称取8 0 ．6 、1 2 0 ．O 、1 6 0 ．4k g 的R D x 粉 料，按照上述工艺操作，以同样的加料速度计量这3 批黑索今，统计数据并计算误差。 3 ．2 ．2 改变加料速度情况下的计量试验 用电子秤称取1 4 ．5k g 的R D x 粉料，全部倒人 防静电电子皮带秤装置料仓内，设置加料速度为 2 6 ．Ok ∥h ，打开空气压缩机，启动皮带秤，开始向接 料室送料，直到输送完毕。仔细观察送料情况并记 录加料时间。 然后分别设置加料速度为8 4 、1 6 0 、2 8 0k g ／h ，按 照上述工艺操作，重复计量3 批1 4 ．5k g 的R D x 粉 料，统计数据并计算误差。 4 结果与讨论 4 ．1 加料速度恒定情况下的计量试验 用防静电电子皮带秤装置以一定的加料速度， 在线计量不同量的R D x 粉料，整个输送过程没有 “架桥断料”的现象出现，加料过程连续、稳定、均 匀。在线计量结果如表1 所示，加料速度均为3 2 2 ．4 k ∥h 。 表1加料速度一定时的在线计量 由表1 可知，4 组试验皮带秤显示质量较实际 质量分别偏小d ．3 3 5 、o ．6 0 0 、O ．5 7 6 、o ．4 0 1k g ，计量 误差分别为O ．6 7 ％、O ．7 4 ％、0 ．_ 4 8 ％、O ．2 5 ％，均小 于l O ％。 k 充分说明在加料速度一定的情况下，该电子皮 带秤装置性能稳定，称量准确。 4 ．2 改变加料速度情况下的计量试验 用防静电电子皮带秤装置以不同的加料速度， 在线计量相同量的R D x 粉料，同样可以看到，中途 没有“架桥断料”现象出现，加料过程连续、稳定、均 匀。在线计量结果如表2 所示，实际质量均为1 4 ．5 k g 。 ， 表2 改变加料速度时的在线计量 由表2 可知，4 组试验皮带秤显示质量较实际 质量分别偏小0 ．1 1 2 、O ．0 5 4 、O ．0 9 6 、O ．1 2 0 蚝，计量 误差分别为o ．7 7 ％、O ．3 7 ％、O ．6 6 ％、o ．8 3 ％，也都 小于1 ．o ％。充分说明在不同加料速度的情况下， 该电子皮带秤装置性能同样稳定，称量准确。 5 结论， 针对危险性大、流散性差的R D x 粉体的计量问 题，设计了一种防静电电子皮带秤装置，经过R D x 粉料计量试验，得出如下结论 1 根据R D x 粉料的自然安息角 5 0 ．2 。 ，设计 。了合理的料仓倾斜角，有效防止了R D x 粉料在加料 ～过程中出现“架桥断料”现象； 2 料仓内部材料及皮带机的皮带均采用防静 电材料，且料仓与皮带机是垂直的，R D x 粉料在限 位圈开启后直接洒落在防静电皮带机上，加料及输 送过程中既没有硬摩擦、撞击及火花，料仓在防护罩 内．又防止了粉尘飞扬，确保了加料计量过程的安 全 3 采用该防静电电子皮带秤装置在线计量 R D x 粉料，确保了R D x 加料过程连续均匀稳定，设 备精确度较高，计量误差在1 ．O ％以内。 参考文献 [ 1 ] 邓国栋，刘宏英，顾志明，等．硝化棉在线连续计量技 术研究[ J ] 爆破器材，2 叭2 ，4 1 1 1 1 1 4 ． [ 2 ]P 0 h o r e l yM ．，s v o b o d aK ．，H a r 【m a nM ．F e e d i “gs m a l l Q u a n t i t i e s0 fP a n i c l l l a t es o l i d s [ J ] ．P o w d e rT b c h n o l o g y ， 2 0 0 4 ，1 4 2 1 1 6 ． [ 3 ] M i t c h e uJ ．DV i b m t o r yF e e d e r Bf o rP o w d e r s [ c ] ／／1 9 9 8 I n t e m a t i o n a lC o r 血r e n e ea r I dE x h i b i t i o n o nP 0 w d e rM e t a l l u 。g ya n dP a c 1 1 l a t eM a t e d a l s ，【脚V 。g a s ，NV ，U S A 1 9 9 84 8 3 _ 4 8 6 ． 万方数据 ．2 6 爆破器材E 【p l o s i v eM a t e 丑l s第4 1 卷第6 期 [ 4 ] 韩民园，贾新娟．粉体炸药动态计量技术研究[ J ] ．台[ 7 ] 张幺玄，张秋杰，胡秀娟，等R D x 干燥过程影响因素 能材料，2 0 0 7 ，1 5 5 5 4 7 _ 5 5 0 ．的综合分析[ J ] ．爆破器材，2 0 1 l ，4 0 5 1 5 一1 7 ，2 1 ． [ 5 ] 李洁云．粉体自动加料系统的设计[ D ] 北京北京 [ 8 ] 董玉秀，宋珍鹏，崔索娟对休止角测定方法的讨论 邮电大学，2 0 1 1 ．[ J ] ．中国药科大学学报，2 0 0 8 ，3 9 4 3 1 7 ．3 2 0 ． [ 6 ] 张建．粉体定量加料器及应用研究[ D ] 镇江江苏 [ 9 ] 张荣善．散料输送与贮存[ M ] 北京化学工业出版 大学，2 0 0 8 ．社，1 9 9 4 ． S t u d yo nC o n n n u o u sM e t e r i n ga n dF e e d j n gT e c h n o l o g yo fI U XP o w d e r D E N GG u o d o n 产，u uH o “钉i n g ①，G u ox i a o d 一，G uz h i m i “g 。，L VF e 严，W A N GY o n g h o “g 窜 ①N “o r l a ls p e 嘎a ls “p e l f i n eP d w d e r 笋n 舀n e e d “gR e s e a r c hc e n t r e ， N a n j i “gu n i v e r 8 i t y0 fs c i e n c e ＆T e c h n o b 蹦 J i a “g s u №n j j “g ，2 1 0 0 9 4 ②s h 删【iN o n hx i “g ’蚰c h e m i c a lI n d u s ‘r yc b ．，L t d ． s h a n x iT a i y u a n ，0 3 0 0 0 8 [ A B 譬r R A c T ]R D x i n h e 佗n t l yp r e s e n t 5h 讪打s k 帅op o o r Ⅱu x i o ip r o p e r 【y ，w h i c hw o I l l d 百v ed s e t op o t e n t i 8 ls 如y h a z - a r da n di m p r e c i s em e f e d “gd u d “gE h ec o n t i n u o u sm e t ““ga n df e e d 竹gp m c e s s ．T os d v et h e s 。P m b l e m s ，8n 。wd e s 唔} 甜 t h ea n t i e l e c t r o s t a f i ce l e c t r o n i cb e I ts c a l i “g 。q u i p m e n tw a sc o n s t 兀l c t e d 蚰dam t i o n a lh o p p e rw 船d e s i g n e da k ob ym 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