本发明涉及一种测量粉体物料松密度-压力关系的装置和方法。该装置包括料筒,储料腔,螺纹套筒,压料杆,锁紧螺母,第一、二压力传感器安装孔,紧固装置。压料杆被用来改变储料腔体积,进而改变粉体材料的松密度,并且挤压物料,改变物料的压力。将粉体材料放入储料腔内至原始位置长度,螺纹套筒推动压料杆向料筒内轴向移动至储料腔的工作位置长度。根据储料腔的原始位置长度、常压下的粉体材料松密度和工作位置长度计算出粉体材料因储料腔体积压缩后的松密度;通过压力传感器得到粉体材料松密度-压力对应关系。改变储料腔内的工作位置长度,得出被压缩的粉体材料松密度和压力的关系曲线。本发明不需使用液压系统就可获得很高的压力,简易准确。
1.一种粉体材料松密度-压力关系的测量装置,其特征在于:压料杆安装在螺纹套筒内且两者轴向平行安装,与压料杆顶端相对的那一端称为底端,压料杆底端与螺纹套筒底面平齐,且压料杆底端设有第二压力传感器安装孔;压料杆与螺纹套筒在压料杆顶端用螺母锁紧,螺纹套筒部分内壁与部分料筒外壁通过螺纹连接,固定装置将料筒固定夹紧;在料筒与压料杆底端相对的位置设有第一压力传感器安装孔;在料筒和压料杆上的第一压力传感器安装孔和第二压力传感器安装孔分别安装压力传感器;由料筒内壁和压料杆底端之间围成的空间构成储料腔。
2.应用如权利要求1所述装置进行粉体材料松密度-压力关系的测量方法,其特征在于:将粉体材料放入储料腔内原始位置长度,旋转螺纹套筒推动压料杆向料筒内轴向移动至储料腔的工作位置长度,根据储料腔的原始位置长度、常压下的粉体材料松密度和工作位置长度计算出粉体材料因储料腔体积压缩后的松密度;通过料筒和压料杆上的压力传感器的读数,得到粉体材料松密度-压力对应关系。
3.根据权利要求2所述方法,其特征在于:改变储料腔内的工作位置长度,计算出相应的粉体材料松密度值,被检测的压力值会发生相应的变化,由此得出被压缩的粉体材料松密度和压力的关系曲线。技术领域
本发明涉及粉体材料松密度-压力测试装置和方法,特别涉及与粉体材料松密度相关的设备设计领域。
背景技术
粉体松密度指的是包括颗粒内外孔及颗粒间空隙的松散颗粒堆积体的平均密度。粉体材料的松密度特性随着压力的变化而发生改变。一定质量的粉体材料在特定的密闭空间中松密度和压力是一一对应的。在粉体加工领域,由于粉体体积压缩而造成的高压影响着动力设备的设计或选择。例如在异向双螺杆挤出机的封闭C形室中,粉体材料的压力大小直接影响着设备的功率和扭矩等重要参数。因此粉体松密度-压力关系的研究十分必要。当前测定粉体松密度的方法是:在规定条件下粉体颗粒材料自由填充的质量和单位容积的比值。但当前的仪器主要针对于粉体材料的安息角、流动性及常压状态下的粉体松密度的测量。对于粉体材料在不同压力状态下松密度大小的测量,目前还没有相应的测试方法。
发明内容
本发明的目的在于,通过提供一种测量粉体材料松密度-压力特性的装置,以实现在不同压力下粉体材料松密度特性的研究。一种测量粉体材料松密度-压力的装置,其特征在于:应用如下装置进行松密度-压力的测量,其装置的构成如图1:一种粉体材料松密度-压力关系的测量装置,其特征在于:压料杆4安装在螺纹套筒3内且两者轴向平行安装,与压料杆顶端相对的那一端称为底端,压料杆4底端与螺纹套筒3底面平齐,且压料杆4底端设有第二压力传感器安装孔7;压料杆4与螺纹套筒3在压料杆顶端用螺母锁紧,螺纹套筒部分内壁与部分料筒外壁通过螺纹连接,固定装置将料筒固定夹紧;在料筒与压料杆底端相对的位置设有第一压力传感器安装孔6;在料筒和压料杆上的第一压力传感器安装孔和第二压力传感器安装孔分别安装压力传感器;由料筒内壁和压料杆底端之间围成的空间构成储料腔。压料杆和料筒内壁之间留有一定间隙,此间隙保证传动过程中压料杆与料筒内壁不发生干涉。间隙大小范围为0.05-0.5mm,根据粉体材料不同确定。该装置的工作过程:将压料杆与螺纹套筒装配好并用六角螺母锁紧,安装压力传感器。把粉体材料加入储料腔2内至原始位置长度L0,装上螺纹套筒并旋转一定圈数封住粉料,将装置固定在紧固装置8上。随着螺纹套筒3的旋转,压料杆4压缩物料,粉体的压力由安装在第一压力传感器安装孔6和第二压力传感器安装孔7上的传感器传入实验数据采集系统。根据压料杆的推进距离和储料腔的工作位置长度L换算出粉体的密度,与此同时读出压力大小。以废旧橡胶胶粉为例,可根据以上测量方法得到胶粉松密度-压力关系曲线。在异向双螺杆挤出脱硫回收废旧橡胶胶粉的过程中,橡胶粉体被分隔在彼此独立的C形室中。各C形室体积的变化将影响粉体材料松密度的变化,进而影响各C形室内的压力变化。根据粉体材料松密度-压力关系曲线,可计算出双螺杆轴向各个C形室内的压力分布,进而可计算出整个螺杆上的功耗和扭矩。通过螺纹套筒旋转驱动压料杆压缩粉体,根据压力传感器的示数和储料腔的工作位置长度得出粉体松密度-压力关系。所述专利内容可用于各种粉体材料或微细颗粒松密度-压力特性的研究。
附图说明
图1粉体材料松密度-压力测量装置的示意图。其中,1料筒,2储料腔,3螺纹套筒,4压料杆,5锁紧螺母,6第一压力传感器安装孔,7第二压力传感器安装孔,8紧固装置。图2测量装置储料腔的初始位置图,L0是储料腔的原始位置长度图3测量装置储料腔的工作位置图,L是储料腔的工作位置长度图4粉体材料松密度-压力曲线
具体实施方式
该装置的零部件组成为:压料杆4与螺纹套筒3装配好并用锁紧螺母5固定,分别在料筒1和压料杆4上的第一压力传感器安装孔6和第二压力传感器安装孔7装好压力传感器;将粉体材料装入料筒1内至储料腔的原始位置长度L0,将螺纹套筒3与料筒1螺纹连接,并旋转特定圈数使压料杆4的端面恰好与粉料接触,此时,粉体的密度是常压P₀下的松密度ρ₀。继续旋转螺纹套筒至某一位置,螺纹套筒端面距料筒底面距离为储料腔的工作位置长度L,上下压力传感器示数为P₁、P₂,则此刻粉体的密度和压力分别为: ρ = L 0 L ρ 0 - - - ( 1 ) ]]> P = P 1 + P 2 2 - - - ( 2 ) ]]> 此计算方法可应用于各种类型粉体材料松密度-压力关系的测量。以20目废旧胶粉为例,在常温下松密度和压力的对应关系如表1中所示。表1废旧胶粉的松密度与压力的关系 序号
1
2
3
4
5
6
7
8
压力/MPa
0.1
0.2
0.77
0.904
1.098
1.737
5.138
14.041
密度/g/cm³
0.392
0.915
1.097
1.12
1.143
1.168
1.183
1.193
其松密度随压力变化的关系如图4。以上具体实施方式中及图1中所述,仅为用以说明本发明的一个实例,而并非限制本发明所描述的技术方案;例如:将本测量装置可以改为竖直放置。尽管参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离本发明提出的保护范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。