一种悬浮液物料性能及工艺参数检测装置的制作方法

1.本发明涉及悬浮液物料检测技术领域，具体涉及一种悬浮液物料性能及工艺参数检测装置。


背景技术：

2.悬浮液物料在生产中较为常见，多由固体和液体按一定比例混合形成。生产中，悬浮液物料一般会进行搅拌、混合、反应、洗涤、分离、干燥等操作，因此需要对其性能充分了解，以便掌握其性能数据和操作特性，最终才能进行较为针对性的进行设备选型。设备选型前，一般需要先进行确定桨叶型式(锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等)、转速、加料量、搅拌温度、搅拌时间等参数的物料试验，由此明确搅拌设备具体结构和参数；物料反应一般也需要进行搅拌，使物料能够充分接触，加快反应进程；洗涤操作对桨叶型式、转速、桨叶位置、洗涤液添加量、洗涤时间、温度等参数需要加以考察验证；分离操作对物料粒径分布、架桥特性、过滤性能、滤饼含湿量、滤饼致密性等需要加以考察验证；干燥操作对滤饼含湿量、物料动态干燥、滤饼量等数据需要进行考察验证。由于上述考察涉及了验证物料性能如搅拌特性、分散性、流动性、液体通过性、过滤性能、滤饼特性、干燥性能等，还需考察验证工艺参数如桨叶结构及技术参数、转速、桨叶位置参数、物料加入量、操作温度、操作时间、操作周期、过滤精度、干燥温度、干燥时间等，考察验证内容较多，工作量较大，往往需要在搅拌试验机、分离试验机、过滤性能测试机、干燥试验机等多种装置内进行逐一测试，随后整理归总，才能提供最终的选型数据，投入的人力物力较大，时间较长，物料浪费较大。因此，亟需一种功能较多、综合性能较强、集成度较高的检测装置，以实现一机多用功能，从而降低操作强度及人力物力，并保证便捷化和快捷化的现场测试需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的悬浮液物料性能及工艺参数检测装置，其可通过系统集成，结合生产选型实际需求，将悬浮液物料的性能及工艺参数检测流程有机整合在一个装置上，使之具备了结构紧凑和集成度高的优点。
4.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
5.一种悬浮液物料性能及工艺参数检测装置，其特征在于：包括可实现进气排气功能以及进料排料功能的搅拌釜，所述搅拌釜包括釜体及釜盖，用于在釜体内起到搅拌功能的搅拌部件安装于釜盖处，且釜盖通过升降部件驱动而产生相对釜体的相近及相离动作；所述釜体安装于机架处，且釜体外壁处轴对称的凸设有两组铰接支轴，从而与机架处预设的铰接座间形成铰接配合；该装置还包括用于驱动釜体产生相对铰接座的摆动动作的倾釜部件。
6.优选的，所述倾釜部件包括安装在其中一个铰接座处的倾釜减速机，所述倾釜减速机为蜗轮蜗杆减速机；倾釜减速机的输出轴同轴安装在该铰接座所在的铰接支轴上，倾
釜减速机的输入轴连接动力源。
7.优选的，釜盖上布置有用于监控釜体内物料高度的液位传感器以及用于监控釜体内温度的温度传感器、用于监控釜体内压力的压力传感器，铰接座处布置用于监控釜体倾斜角度的角度传感器；所述角度传感器、温度传感器、压力传感器及液位传感器均与机架处的控制柜的信号输入端电连接。
8.优选的，所述釜体外壁设置有可通入冷源或热源的夹套；夹套外壁处布置保温层。
9.优选的，釜盖上开设有用于目视釜体釜腔内状况的视镜口及辅助观察的视灯口。
10.优选的，所述升降部件包括丝杆减速机，所述丝杆减速机的输入轴连接升降电机的动力轴，丝杆减速机的输出轴同轴安装轴线铅垂布置的动力丝杆；机架上滑移配合有轴线铅垂布置且可作铅垂向升降滑移动作的升降套筒，升降套筒筒腔布置内螺纹从而与动力丝杆间形成螺纹配合；升降套筒顶端布置安装座；安装座上布置搅拌电机及釜盖，搅拌电机处搅拌轴贯穿釜盖后伸入釜体釜腔内；搅拌轴的位于釜体釜腔内的轴身处安装搅拌桨。
11.优选的，机架处布置可供升降套筒套入的主滑套；所述机架上还布置有副滑套，轴线铅垂布置的导向柱滑移配合在副滑套的套腔内；导向柱的顶端固定在安装座底端，导向柱上布置有监控升降部件升降幅度的刻度，机架上相应布置与刻度配合的指针。
12.优选的，釜体釜腔设置有滤盘，从而将釜腔划分为上部容渣腔和下部积液腔，釜体底部布置用于排除下部积液腔内液体的排液口；釜盖处布置贯穿釜盖的可实现排气、进气及进液功能的多用口。
13.优选的，机架底部布置便于机架移动的万向脚轮。
14.优选的，釜体及釜盖通过快开螺栓固接彼此。
15.本发明的有益效果在于：
16.1)、通过上述方案，本发明一方面通过可升降的釜盖搭配安装位置固定的釜体，此时搅拌釜形成了物料混合、反应、分离、干燥的载体，其容积可根据实际需要设计制造。实际设计时，釜体内部还可酌情设有搅拌部件、分离部件、干燥部件等，用以实现相应的搅拌混合检测、物料洗涤检测、动态过滤模拟检测、过滤介质检测、反应检测、干燥检测乃至物料沉降和油水分离检测等等功能。另一方面，釜体本身可通过倾釜部件与铰接座的配合而可产生倾釜动作，以便通过目测浓缩物料流动速度快慢并测量时间，判断不同倾角下的物料浓缩后的流动性，最终巧妙的在同一装置上同步实现物料浓缩后流动性的在线检测目的。
17.至此，本发明通过上述结构，可用来检测物料混合特性、过滤性能、粒径分布、干燥特性等物料性能以及桨叶结构及技术参数、转速、桨叶位置参数、物料加入量、操作温度、操作时间、操作周期、过滤精度、滤饼含湿量、干燥温度、干燥时间等工艺参数，从而实现了系统集成及一机多用的功能。实际工作时，本发明可结合生产选型实际需求，将两套甚至更多的悬浮液物料的性能及工艺参数检测流程有机整合在一个装置上，使之具备了结构紧凑和集成度高的优点。
附图说明
18.图1为本发明的工作状态剖视图；
19.图2为釜盖远离釜体时，本发明的结构示意图；
20.图3为图2的左视图；
21.图4为图3的釜体处于倾釜状态下的结构示意图。
22.本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：
23.10-搅拌釜 11-釜体 11a-铰接支轴 11b-排液口
24.12-釜盖 12a-多用口 13-夹套 14-保温层
25.15-视镜口 16-滤盘
26.20-机架 21-铰接座
27.30-搅拌部件 31-搅拌电机 32-搅拌轴 33-搅拌桨
28.40-倾釜部件 41-倾釜减速机 42-动力源
29.51-液位传感器 52-温度传感器 53-角度传感器 54-控制柜
30.55-高位传感器 56-低位传感器 57-压力传感器
31.60-升降部件 61-丝杆减速机 62-升降电机 63-动力丝杆
32.64-升降套筒 65-安装座 66-副滑套
33.67-导向柱 67a-刻度 67b-指针 68-主滑套
34.70-万向脚轮
具体实施方式
35.为便于理解，此处对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：
36.本发明的具体实施结构可参照图1-4所示，其主体结构由五部分组成，分别包括机架20、倾釜部件40、带有搅拌部件30的搅拌釜10、升降部件60以及控制柜54。其中：
37.机架20通过型材组焊成框架结构，是整个装置的承载体。倾釜部件40可实现釜体11一定角度的倾斜，用来检测物料流动性、滤饼致密性以及收集滤饼、清洗再生滤网等。搅拌釜10是物料混合、反应、分离、干燥的载体，其容积可根据实际需要设计制造。实际设计时，釜体11内部还可设有搅拌部件30、分离部件如滤盘16、干燥部件如通入热源的夹套13等，用来检测物料混合特性、过滤性能、粒径分布、干燥特性等物料性能以及桨叶结构及技术参数、转速、桨叶位置参数、物料加入量、操作温度、操作时间、操作周期、过滤精度、滤饼含湿量、干燥温度、干燥时间等工艺参数。升降部件60可实现釜盖12及搅拌部件30等的整体升降功能，也可用来检测搅拌混合时搅拌桨33位置对搅拌混合效果的影响，还可用来实现动态过滤性能检测，以及用来配合倾釜动作、更换搅拌桨33等。控制柜54主要是用来控制搅拌启停、搅拌转速、升降等，内部一般含有变频器、plc、低压电器等，面板配有触摸屏，用来设置参数及显示。除上述五部分部件之外，本发明还可将进料泵、洗涤泵、各种储罐等配套设施进一步集成，但主要功能实现还是由上述五部分部件完成，因此就不一一列举说明。
38.以下结合实际检测，对各部件进行详细结构和工作原理描述：
39.本发明具体结构参见图1所示。实际设计时，机架20根据集成部件重量、最大物料限量设计，需要一定的强度与刚性，一般由不锈钢方钢等型材组焊而成。机架20需具有一定防腐蚀性能，整体呈长方体，占用空间有限。机架20底部设置万向脚轮70，可方便搬运，使用时再锁死。
40.搅拌釜10为具备一定容积的容器，由釜盖12和釜体11通过一系列的快开螺栓连接而成，形成密闭空间，能够承受一定的压力。釜盖12和釜体11等与物料接触部分一般由不锈钢制造，也可由其它金属材料制造，且二者连接法兰之间设置密封。
41.釜体11内部的靠近下封头位置设活动的且可拆卸的滤盘16，滤盘16一般由一定过滤精度的过滤介质制成，如滤布、金属网等。滤盘16将釜体11内部分成上部容渣腔及下部积液腔，且在下部积液腔的最低位设有排液口11b，由阀门控制开启与关闭。釜体11外周面设有夹套13，内部可通入热源或冷媒，对釜体11内部的物料进行加热或冷却，实现温度控制，检测温度值对工艺的影响。热源或冷媒由外部配套设施实现，如蒸汽发生器、电加热、冷盐水等，也可将相关配套设施集成在机架20上，实现更大的集成度。为保温需要，在夹套13外周面设有保温层14，一般填充硅酸铝等保温材料。
42.釜盖12上通常设有多用口12a以及视镜口15、视灯口等。对于本发明而言，本发明还设有温度传感器52，其探杆由釜盖12处插入釜体11釜腔内，可检测物料实际温度；同时设有液位传感器51，以便于检测釜体11内物料实际位置；设有压力传感器57，以便于检测釜体11内实际压力；上述传感器的型号均传送至控制柜54内进行分析、计算、显示与逻辑控制。当然，多用口12a也可以直接拆分形成具备独立功能的多种独立功能口，如进气口、进液口、泄压口等。
43.釜盖12和釜体11的中心位置设有搅拌轴32，搅拌轴32可依靠搅拌电机31实现正反旋转，也可依靠升降部件60实现上下升降。搅拌轴32与釜盖12配合处设有机械密封部件，实现釜内物料在压力下的密封。搅拌轴32的底端，通过螺钉连接有搅拌桨33，可方便拆卸、更换。搅拌轴32、搅拌桨33通过螺钉连接实现同步旋转，其旋转的动力源来自同轴设置的搅拌电机31，其转速可由变频器进行调节。
44.釜盖12上面可设置各类管口、传感器等。机械密封部件、搅拌轴32、搅拌桨33、搅拌电机31连接在一起，形成一个整体部件，并安装在升降部件60的安装座65上。如图1-2所示的，安装座65中部固设有升降套筒64，其中心设有梯形螺纹孔，与动力丝杆63形成螺纹副，动力丝杆63与丝杆减速机61连接，在其作用下实现升降动作。如图1所示的，升降套筒64外圆周面同轴设有主滑套68，当升降套筒64做升降动作时，主滑套68起到导向作用。升降套筒64外圆周面一般镀铬处理，保证光洁度和耐磨性，主滑套68一般选用铜合金等较软材料并固设在机架20上。动力丝杆63一般为右旋螺纹，当丝杆减速机61正转时，带动动力丝杆63逆时针旋转，与其配合的升降套筒64实现上升，并带动安装座65及其连接一起的釜盖12、搅拌轴32、搅拌桨33、搅拌电机31等一起做上升运动。参照图3-4所示，运动到高点时，搅拌桨33的最低位与釜体11倾斜时高位之间的距离需足够安全。反之，当丝杆减速机61反转时，带动动力丝杆63顺时针旋转，与其配合的升降套筒64实现下降，并带动安装座65及其连接一起的釜盖12、搅拌轴32、搅拌桨33、搅拌电机31等一起做下降运动。为确保升降安全以及自控需要，在升降的高位与低位，可考虑设置如图1所示的低位传感器56和高位传感器55，该传感器可以是接近开关、行程开关或其它型式传感器。低位传感器56和高位传感器55的信号也传送至控制柜54内进行分析、计算、显示与逻辑控制。
45.为防止安装座65左端连接的釜盖12、搅拌轴32、搅拌桨33、搅拌电机31等过重，形成偏力矩，造成动力丝杆升降63动作不畅，需如图1-2所示的，在安装座65右端固设有导向柱67。导向柱67中心线与升降套筒64中心线平行。导向柱67外圆周面同轴设有副滑套66，当导向柱67随安装座65同步升降动作时，副滑套66起到导向作用。并以升降套筒64为中心支点，消除釜盖12、搅拌轴32、搅拌桨33、搅拌电机31等形成的偏力矩。导向柱67外圆周面一般镀铬处理，保证光洁度和耐磨性，副滑套66一般选用铜合金等较软材料并固设在机架20上。
导向柱67外圆周面上还设有刻度67a，机架20上可相应固设有指针67b。当导向柱67随安装座65同步升降动作时，通过刻度67a可知升降距离。
46.进一步的，安装座65上设有防护罩，将搅拌电机31封闭在内，防护罩顶部呈弧线型，既起到保护、美观的作用，又容易实现外部清洁。
47.釜体11外周面处布置有铰接支轴11a。两组铰接支轴11a如图1所示的保持同轴，其中左侧的铰接支轴与倾釜减速机41输出轴连接，倾釜减速机41可选用蜗轮蜗杆减速机，以便利用其较大扭矩、体积小、传动比大和可实现自锁的特点。倾釜减速机41的输入轴与手轮连接，通过手轮旋转，人力带动倾釜减速机41，实现釜体11及内容物一定角度的倾斜；当然也可以是倾釜电机等其他的动力源42。右侧的铰接支轴11a与铰接座21处轴承同轴连接。为监测釜体11倾斜角度，左侧的铰接支轴的左端还同轴设有角度传感器53，实时测量釜体11倾角，其信号传送至控制柜54内进行分析、计算、显示与逻辑控制。
48.为便于进一步理解本发明，以下结合实际操作进行说明：
49.搅拌混合检测：该检测阶段需先拆除滤盘16。悬浮液物料由多用口12a进入釜体11内，直至达到液位传感器51设定液位停止进料。如果工艺上有温度要求，按要求往夹套13内通入热源或冷媒，直到温度传感器52显示正确的工艺温度。控制柜54启动搅拌电机31，对物料进行搅拌混合，搅拌桨33转速可由控制柜54内变频器进行设定。一定时间后，打开排液口11b取样，查验浓度是否达到要求值；此过程中，可打开视灯口上的视灯，由视镜口15进行目测查验，查看混合的液流情况。关停搅拌电机31，物料静置一段时间后，松开所有快开螺栓，再开启丝杆减速机61，将搅拌桨33升高一定距离，距离值可通过刻度67a的升程来读取。启动搅拌电机31，再次对物料进行搅拌混合，检测搅拌桨33高度对搅拌混合的影响；还可方便更换搅拌桨33型式，检测不同结构型式搅拌桨33对搅拌混合的影响。通过上述物料搅拌混合试验，可检测物料粘度、固体量等物料性能参数，还可检测搅拌桨33结构型式及技术参数、搅拌桨33高度位置、搅拌转速、操作温度、添加量、添加次数、操作周期等工艺参数。
50.物料洗涤检测：悬浮液物料由多用口12a进入釜体11内，直到液位传感器51设定液位停止进料。如果工艺上有温度要求，按要求往夹套13内通入热源或冷媒，直到温度传感器52显示正确的工艺温度。打开排液口11b，由多用口12a进入一定压力压缩空气，直到压力传感器57显示正确的工艺压力，悬浮液物料中液体通过滤盘16进入下部积液腔，由排液口11b排走。当悬浮液物料中的液体排净后，关闭排液口11b，开启多用口12a，直到压力变送器57显示釜体11内压力达到常压。由多用口12a进入洗涤液，直到液位传感器51设定液位停止进料。启动搅拌电机31，对物料进行搅拌混合，搅拌桨33转速可由控制柜54内变频器进行设定。一定时间后，打开排液口11b取样，查验液体中洗涤物是否达到要求值，此过程中，可打开视灯口上的视灯，由视镜口15进行目测查验，查看洗涤液颜色等变化。一定时间后，打开排液口11b，由多用口12a进入一定压力压缩空气，直到压力传感器57显示正确的工艺压力，将洗涤液通滤盘16压入下部积液腔，由排液口11b排走，完成一次洗涤过程。如洗涤结果达不到工艺要求，可重复进行多次洗涤。通过上述悬浮液物料洗涤试验，可检测悬浮液粘度、洗涤物成分、杂质含量、洗涤液等物料性能参数，还可检测洗涤液类型、搅拌转速、操作温度、洗涤液添加量、洗涤次数、操作周期等工艺参数，同时还可验证搅拌桨33结构型式及技术参数、搅拌桨33高度位置等参数。
51.动态过滤模拟检测：细、粘悬浮液物料脱液，分离方法大都需要经过试验，动态过
滤是方法之一；即通过动力，使悬浮液在过滤介质上呈流动状态而不形成滤饼，过滤介质保持较好的通过性，细、粘悬浮液物料脱液分离得以持续进行。首先根据悬浮液中颗粒粒径分布，安装好合适精度的滤盘16；再启动搅拌电机31，并通过控制柜54内变频器设定好搅拌桨33转速；再打开排液口11b；然后由多用口12a将适量悬浮液物料打入釜体11内。如果工艺上有温度要求，按要求往夹套13内通入热源或冷媒，直到温度传感器52显示正确的工艺温度。在搅拌桨33搅拌作用下，悬浮液物料中的固体在滤盘16的表面不积存，减少了滤渣层所造成的过滤阻力，使得悬浮液物料中的液体持续分离，同时以一定的流量持续通过多用口12a进料，直至上部容渣腔中的物料浓度达到峰值。最终可由多用口12a进入一定压力压缩空气，直到压力传感器57显示正确的工艺压力，上部容渣腔中的物料通过压滤，其中液体大都会通过滤盘16压入下部积液腔，由排液口11b排走，完成液体分离。开启多用口12a，直到压力变送器57显示釜体11内压力达到常压；关停搅拌电机31；松开所有快开螺栓，开启丝杆减速机61，将搅拌桨33升到高位，直到高位传感器55发出信号。查验上部容渣腔内滤渣数据。转动手轮，将釜体11倾斜，清理出上部容渣腔内滤渣。通过上述动态过滤模拟检测，可考察验证悬浮液粘度、固体粒径分布、滤渣致密性、滤渣流动性等物料性能参数，还可考察验证动态过滤最佳转速、进料量、进料速度、操作温度、操作压力、操作周期、过滤介质型式、过滤介质精度、滤液含固量、滤渣含水率、滤渣卸除方式等工艺数据，也可验证搅拌桨33结构型式及技术参数、搅拌桨33高度位置等参数。
52.过滤介质检测：过滤分离操作中，过滤介质是核心部件。生产上一般用滤布或金属滤网。滤布从材质上，分为涤纶、丙纶、棉等，根据织造方式可分为平纹、斜纹、缎纹等；金属滤网一般为金属烧结网和金属编织网，材质分为不锈钢304、不锈钢316l、不锈钢2205等；过滤精度从最小0.5微米到几百微米。首先根据悬浮液粒径、腐蚀性、粘性等特征，初步选好过滤介质材质与精度，安装到滤盘16上，然后由多用口12a将适量悬浮液物料打入釜体11内，打开排液口11b，检测透水量和时间，考察过滤介质的透水性，并检测出液中的固含量，以便指导下一步采用何种精度的过滤介质。再由多用口12a进入一定压力压缩空气，考察在不同压力作用下的过滤速率、最大滤渣量。
53.物料浓缩后流动性检测：悬浮液由多用口12a打入釜体11内，再由多用口12a进入一定压力压缩空气，直到压力传感器57显示正确的工艺压力，其中液体通过滤盘16压入下部积液腔，由排液口11b排走，固体在滤盘16的表面积存，形成一定浓度的浓缩物料。开启多用口12a，直到压力变送器57显示釜体11内压力达到常压；关停搅拌电机31；松开所有快开螺栓，开启升降电机62，带动丝杆减速机61将搅拌桨33升到高位，直到高位传感器55发出信号；查验上部容渣腔内浓缩物料的数据；转动手轮，将釜体11倾斜，其倾斜角度由角度传感器53读取，再目测浓缩物料流动速度快慢并测量时间，判断不同倾角下的物料浓缩后的流动性。通过上述流动性检测，可考察悬浮液在不同浓度下、不同倾角条件下的流动性、流速等。
54.反应检测：该检测阶段需先拆除滤盘16。待反应的物料由多用口12a依次、按量进入釜体11内，直到液位传感器51设定液位停止进料。如果工艺上有温度要求，按要求往夹套13内通入热源或冷媒，直到温度传感器52显示正确的工艺温度。启动搅拌电机31，对物料进行搅拌混合，加快反应过程，搅拌桨33转速可由控制柜54内变频器进行设定。一定时间后，打开排液口11b取样，查验出液中反应物是否达到要求值，此过程中，可打开视灯口上的视
灯，由视镜口15进行目测查验，查看反应过程中的现象。通过上述物料反应试验，可检测反应物性能参数，还可检测搅拌转速、操作温度、反应物比例、反应时间、操作周期等工艺参数以及反应过程中出现的现象，如放热、挥发性等。
55.干燥检测：悬浮液由多用口12a打入釜体11内，再由多用口12a进入一定压力压缩空气，直到压力传感器57显示正确的工艺压力，其中液体通滤盘16压入下部积液腔，由排液口11b排走，固体在滤盘16的表面积存，形成滤渣。往夹套13内通入热源，直到温度传感器52显示需要的干燥温度。干燥过程中，可启动搅拌电机31，利用搅拌桨33对滤渣进行翻动，搅拌桨33转速可由控制柜54内变频器进行设定。翻动滤渣，可加快干燥过程；还可由多用口12a进行抽真空，实现负压干燥。通过上述物料干燥试验，可检测滤渣吸水性、游离态水份等性能参数，还可检测干燥温度、真空度、干燥时间、搅拌转速、操作周期、干燥度等工艺参数以及干燥过程中出现的现象，如板结、干燥均匀性、热敏性等。
56.本发明的检测装置还可做物料沉降、油水分离等检测，操作过程与上述类同，不再赘述。
57.当然，对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
58.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
59.本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。