基于空气动力学原理的自动化风筛装置及方法

本发明属于土工试验颗粒筛分，涉及一种基于空气动力学原理的自动化风筛装置及方法。

背景技术：

1、土的颗粒级配又称（粒度）级配，是指土中不同粒组的相对含量，常以占总量的百分数来表示。研究土体的颗粒级配，以便于更好地利用和改造土体，使其适应和满足工程建设需要。在建筑工程中，土体的颗粒级配直接影响到整体的强度、刚度、变形模量等力学特性；在土工试验领域，颗粒分析试验也是土的常规试验之一，定量描述土粒中各个粒组的含量，为土的工程分类和了解土的工程性质提供依据。

2、传统的颗粒级配筛分方法主要是通过人工震动筛网，将物料分离，这种方式劳动强度大，效率较低，并且受人工影响较大。随着工业发展，人工筛分逐渐被机械筛分设备取代，早期的机械化筛分设备包括简单的振动筛、滚筒筛等，它们通过机械振动帮助物料通过筛网实现分离，但是筛分精度不高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于空气动力学原理的自动化风筛装置及方法，采用在筛分箱相互对应侧设置风力装置和收集装置，且垂直设置多个层级，风力装置向上偏移收集装置，风力装置的风量和风速大小由计算机控制从上向下依次递增，并通过计算机收集各层筛分后的原料颗粒质量，计算颗粒级配，实现智能筛分并实时优化筛分方案。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于空气动力学原理的自动化风筛装置，它包括筛分箱、风力装置、收集装置和计算机；风力装置和收集装置分别布设于筛分箱的两侧且相互对应；在筛分箱垂直方向多个风力装置偏上对应多个收集装置形成多个分层；每个风力装置的风量和风速大小从上向下依次递增；风力装置和收集装置与计算机电性连接，计算机控制风量和风速及采集各层颗粒重量并计算颗粒级配。

3、筛分箱为中空的箱体，位于箱体顶部设置与箱体连通的进料盒；进料盒的上侧面设置对开门密封盒口；进料盒底部设置电磁阀与计算机电性连接。

4、风力装置为鼓风机，每个鼓风机的风力大小由计算机控制调节。

5、收集装置包括筛盒内设置的筛网；筛盒为卡插抽屉结构，抽屉背侧设置落料口，抽屉内两侧设置支板，筛网平置于支板上将抽屉分隔成上下两层。

6、筛盒底部设置第一质量传感器与计算机连接；筛网底部设置第二质量传感器与计算机连接。

7、多个收集装置内的筛网的网孔从上向下依次递增。

8、如上的基于空气动力学原理的自动化风筛装置的自动风筛方法，包括如下步骤：

9、s1，设置参数，通过计算机依次调整风力装置的风量和风速；该步骤中，多个鼓风机的风量和风速从上向下依次增大；

10、s2，上料，从需要筛分的原料中取出一小部分放入进料盒内，并关闭对开门；

11、s3，筛分，启动风力装置，进料盒底部的电磁阀打开，原料进入筛分箱内，在鼓风机的作用下，不同重量和不同体积的原料颗粒在不同鼓风机风量和风速作用下，从落料口进入到对应的筛盒内；

12、s4，采集数据，第一质量传感器采集筛盒内原料颗粒的重量并反馈至计算机；第二质量传感器采集筛网上原料颗粒的重量并反馈至计算机；

13、s5，分析，当筛网上分布的颗粒粒径较大时，重量超过预设阈值，则判断风量或风速过大导致大颗粒原料也被筛分；

14、s6，调整，计算机根据第一质量传感器和第二质量传感器反馈的数据实时调整各鼓风机的风量或风速；

15、s7，优化，清理筛盒内和筛网上的原料后，重复s2~s6，直至第一质量传感器和第二质量传感器反馈至计算机的数据在预设阈值范围；

16、s8，自动筛分，将剩余原料放入进料盒内后，重复s3~s4，计算机采集各层筛盒的质量数据，计算出土体颗粒级配。

17、本发明的主要有益效果在于：

18、进料盒、风力装置和收集装置集成于筛分箱上形成一个整体结构，在筛分过程中有效避免了尘埃的外溢。

19、各层的鼓风机风量和风速皆由计算机同一控制，且根据不同层级可分层独立控制风量和风速，从而达到筛分出不同颗粒粒径的原料，适应范围广。

20、基于风量和风速可控，且筛网为活动设置，可随时取出更换不同网孔的筛网，达到了精细筛分的效果。

21、根据第一质量传感器和第二质量传感器实时反馈至计算机的重量数据，自动计算出原料颗粒级配。

22、基于空气动力学的风力筛分，没有机械部件之间的磨损和硬性摩擦，减少了装置对原料的磨损和破坏，使得筛分出的颗粒不被破坏，提高颗粒级配精度。

技术特征：

1.一种基于空气动力学原理的自动化风筛装置，其特征是：它包括筛分箱（1）、风力装置（2）、收集装置（3）和计算机（4）；所述风力装置（2）和收集装置（3）分别布设于筛分箱（1）的两侧且相互对应；在筛分箱（1）垂直方向多个风力装置（2）偏上对应多个收集装置（3）形成多个分层；每个风力装置（2）的风量和风速大小从上向下依次递增；风力装置（2）和收集装置（3）与计算机（4）电性连接，计算机（4）控制风量和风速及采集各层颗粒重量并计算颗粒级配。

2.根据权利要求1所述的基于空气动力学原理的自动化风筛装置，其特征是：所述筛分箱（1）为中空的箱体，位于箱体顶部设置与箱体连通的进料盒（11）；进料盒（11）的上侧面设置对开门（12）密封盒口；进料盒（11）底部设置电磁阀与计算机（4）电性连接。

3.根据权利要求1所述的基于空气动力学原理的自动化风筛装置，其特征是：所述风力装置（2）为鼓风机，每个鼓风机的风力大小由计算机（4）控制调节。

4.根据权利要求1所述的基于空气动力学原理的自动化风筛装置，其特征是：所述收集装置（3）包括筛盒（31）内设置的筛网（32）；筛盒（31）为卡插抽屉结构，抽屉背侧设置落料口（33），抽屉内两侧设置支板，筛网（32）平置于支板上将抽屉分隔成上下两层。

5.根据权利要求4所述的基于空气动力学原理的自动化风筛装置，其特征是：所述筛盒（31）底部设置第一质量传感器（34）与计算机（4）连接；筛网（32）底部设置第二质量传感器（35）与计算机（4）连接。

6.根据权利要求4所述的基于空气动力学原理的自动化风筛装置，其特征是：多个所述收集装置（3）内的筛网（32）的网孔从上向下依次递增。

7.根据权利要求1~6任一项所述的基于空气动力学原理的自动化风筛装置的自动风筛方法，其特征是，包括如下步骤：

技术总结一种基于空气动力学原理的自动化风筛装置及方法，它包括筛分箱、风力装置、收集装置和计算机，采用在筛分箱相互对应侧设置风力装置和收集装置，且垂直设置多个层级，风力装置向上偏移收集装置，风力装置的风量和风速大小由计算机控制从上向下依次递增，并通过计算机收集各层筛分后的原料颗粒质量，计算颗粒级配，实现智能筛分并实时优化筛分方案；基于空气动力学的风力筛分，没有机械部件之间的磨损和硬性摩擦，减少了装置对原料的磨损和破坏，使得筛分出的颗粒不被破坏，提高颗粒级配精度。技术研发人员：张景昱,刘盼,程雷,王文豪,詹润禾,李佳成,钱信之受保护的技术使用者：三峡大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10