矩形筒仓散料压力与流动性试验装置

摘要

一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，所述试验装置的矩形料仓支架是使矩形料仓仓体的仓板转动一定角度的菱形固定支架；所述仓体仓板锥倾角调节机构是矩形料仓支架对矩形料仓仓体仓板的锥倾角在40°～70°之间进行调节固定支撑，实现调节固定、试验不同散料在矩形料仓仓体的压力及流动性进行试验，并获得不同散料在矩形料仓仓体的压力、流动性和仓板锥倾角的最佳参数；在矩形料仓支架上还设置有直筒料仓仓体及其动态信号测试分析系统。本发明实现了对各种散料的压力、流动性和下料口径进行试验，为建造矩形筒仓提供各种散料矩形筒仓板的锥倾角和料斗口径的参数，以进一步降低各种散料矩形筒仓的试验费用及其建仓费用。

说明书

技术领域

本发明涉及一种矩形试验料仓及其试验方法，具体是包括矩形料仓仓体锥 倾角和料斗口径调节结构，以及矩形料仓仓体动态信号测试分析的一种矩形筒 仓散料压力与流动性试验装置。

背景技术

筒仓是一种在实际生产中用于贮存散料的结构建筑，由于其占地面积小、存储 容量大以及使用方便等优点而被广泛使用。国内外对于筒仓的研究较为详细， 但大多集中于圆形截面筒仓，而对于矩形筒仓的研究并不多见。由于矩形筒仓 底部是由四个梯形面连接而成，这就导致散料在流经矩形筒仓时，在同一高度 上散料的受力分布不均，即锥面对散料的支撑力和摩擦力分布不同，进而影响 散料的流动特性，并有可能导致散料堵仓、结拱、粘壁等情况，这不仅会影响 正常的生产，而且严重时会发生筒仓垮塌，威胁到工作人员的人身安全。因此， 设计合理的试验来研究影响矩形筒仓内散料的流动特性的重要因素就显得尤其 必要，以往的研究在探究矩形筒仓料斗的锥倾角和卸料出口等因素对散料流动 性的影响时，全部是设计多组装置分别进行实验，这必然导致试验费用较高， 试验设备所占空间较大，并且试验操作繁琐等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，实现对各种散 料的压力、流动性和下料口径进行试验，为建造矩形筒仓提供各种散料矩形筒 仓板的锥倾角和料斗口径的参数，以进一步降低各种散料矩形筒仓的试验费用 及其建仓费用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的。

一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，包括矩形料仓支架、矩形料仓仓体、 仓体仓板锥倾角调节机构、直筒料仓仓体及其动态信号测试分析系统；其特征 是：所述矩形料仓支架是使矩形料仓仓体的仓板转动一定角度的菱形固定支架； 所述仓体仓板锥倾角调节机构是矩形料仓支架对所述矩形料仓仓体仓板的锥倾 角在40°～70°之间进行调节固定支撑，实现不同角度位置的调节固定、试验 不同散料在所述矩形料仓仓体的压力及流动性进行试验，并获得不同散料在矩 形料仓仓体的压力、流动性和仓板锥倾角的最佳参数；在矩形料仓支架上还设 置有所述直筒料仓仓体及其动态信号测试分析系统的直筒仓体。

基于上述技术方案，附加的技术方案如下。

所述矩形料仓支架是由两两对应的槽型支架A和U型支架B固定连接成菱形结 构并垂直设置为整体固定支架构成；其中，两个对应的槽型支架A是通过其上 部开设的弧形滑道及其轴销连接有侧板A支撑板支撑有矩形料仓侧板A；两个 对应的U型支架B是通过其上部开设的弧形滑道及其轴销连接有侧板B支撑板 支撑有矩形料仓侧板B，并通过槽型支架A与U型支架B的弧形滑道及其轴销 使两两对应的矩形料仓侧板A和两两对应的矩形料仓侧板B合围或旋转一定角 度合围构成整体矩形料仓仓体；在U型支架B的上部还连接固定有直筒料仓仓 体支架。

所述矩形料仓仓体是由两两对应的长方形侧板B与两边的侧板A合围构成，所 述长方形侧板B与两边的侧板A是通过其上部的侧板B支撑板]与侧板A支撑 板支撑合围，及其下边端通过矩形料仓支架上固定的支撑板转轴连接构成；所 述侧板A是由侧板A与两侧的扇形板通过其上部的扇形滑道及其轴销滑动固定 连接、扇形板下锥端由万向球铰接构成；在矩形料仓仓体的上面通过直筒料仓 仓体支架支撑有仓体A和仓体B合围构成直筒仓体；在矩形料仓仓体的下端设 置有挡板调节控制矩形料仓开口度的大小。

所述仓体仓板锥倾角调节机构是由两两对应的槽型支架A和U型支架B通过其 上部开设的弧形滑道及其轴销和固定手柄连接支撑板支撑有矩形料仓仓体进行 调节固定、试验矩形料仓仓体的锥倾角，适应不同散料对矩形料仓仓体的压力 与流动性试验。

所述直筒料仓仓体及其动态信号测试分析系统是位于矩形料仓仓体上面的直筒 料仓仓体与直筒料仓仓体仓板上设置的动态信号测试分析系统构成；所述直筒 料仓仓体是由仓体A和仓体B合围并连通矩形料仓仓体构成，所述动态信号测 试分析系统是在直筒料仓仓体的仓板上粘贴有应变片，并采用半桥式接线方式 与应变适调仪、动态信号测试仪、采集卡及其计算机连接，测试矩形筒仓装卸 料时的仓壁侧压力。

所述仓体B是由四周的不锈钢和中间的透明材料构成。

实现本发明上述所提供的一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，弥补了现 有技术的空白，实现了对各种散料的压力、流动性和下料口径进行调节试验， 并通过试验取得各种散料对矩形料仓仓体压力、流动性和下料口径的最佳参数， 为建造矩形筒仓提供便利条件，进一步降低各种散料矩形筒仓的试验费用及其 建仓费用。

附图说明

图1是本试验装置的主视结构示意图。

图2是本试验装置图1的左视结构示意图。

图3是本试验装置矩形料仓的整体结构示意图。

图4是本试验装置图3的俯视结构示意图。

图5是本试验装置支架A的结构示意图。

图6是本试验装置U型支架B的结构示意图。

图7是本试验装置连接支架的结构示意图。图中：a、b、c、d、e、f、g、h是焊 接在连接支架上的8个细钢管，每条边上的2个细钢管与一个侧板A或侧板B 的下边的1个细钢管相配合，即ab边和gh边上各配合有1块侧板B，cd边和 ef边上各配合有1块侧板A。

图8是本试验装置侧板A的结构示意图。

图9是本试验装置侧板B的结构示意图。

图10是本试验装置扇形板的结构示意图。

图11是本试验装置仓板C的结构示意图。

图12是本试验装置仓板C的连接方式示意图。

图13是本试验装置仓板A的结构示意图。

图14是本试验装置仓板B的结构示意图。

图15是本试验装置仓板A与仓板B的连接方式示意图。

图中：在仓板B上任选两个螺栓孔，通过螺栓与仓板A进行连接，按相反方向 排列，即锯齿状结构在外；仓板A和仓板B均可以与仓板C通过锯齿状结构进 行啮合拼接，此时仓板A和仓板B与仓板C的夹角应均为90°；需要注意的是， 仓板A和仓板B并不需要固定在角钢A上。

图16是本试验装置角钢滑轨机构的结构示意图。图中：滑轨机构的滑块即为角 钢C。

图17是本试验装置筒仓仓壁压力测试系统示意图。

图18是本试验装置筒仓仓壁应变片粘贴位置分布图。

图中：1：支架A；2：支架B；3：挡板；4：销轴；5：连接支架；6：连接板； 7：定角轴；8：透明板；9：连接件；10：角钢A；11：角钢C；12：仓板A； 13：仓板B；14：侧板B支撑板；15：固定板；16：侧板B；17：连接轴；18： 支架连接板；19：角钢B；20：仓板C；21：侧板A；22：扇形板；23：侧板A 支撑板。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式做出进一步的说明。

实施本发明上述所提供的一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，该试验装 置包括矩形料仓支架、矩形料仓仓体、仓体仓板锥倾角调节机构、直筒料仓仓 体及其动态信号测试分析系统；其中该试验装置的矩形料仓支架的结构设计是 能使矩形料仓仓体的仓板进行转动一定角度的菱形固定支架或者是矩形固定支 腿；该试验装置的仓体仓板锥倾角调节机构的设计是通过矩形料仓支架能够对 矩形料仓仓体仓板的锥倾角在40°～70°之间的范围内进行调节并固定支撑， 实现不同角度位置的调节、固定和试验不同散料在矩形料仓仓体的压力及流动 性进行试验，并获得不同散料在矩形料仓仓体的压力、流动性和仓板锥倾角的 最佳参数；在矩形料仓支架上还设置有所述直筒料仓仓体及其动态信号测试分 析系统的直筒仓体，通过对直筒料仓仓体的动态信号测试分析系统对矩形料仓 仓体的压力进行测试，在取得了准确可靠的各种参数后，为建造各种散料矩形 筒仓的试验费用及其建仓提供设计参数，进一步降低费用建造各种散料矩形筒 仓的建仓和试验费用。

在具体实施时，该试验装置的矩形料仓支架由两两对应的槽型支架A1和U型 支架B2固定连接构成菱形结构、并竖直平行垂直设置为整体稳定的固定支架； 其中，两个对应的槽型支架A1是在其上部开设有槽形结构和弧形滑道及其轴销 连接有侧板A支撑板23支撑矩形料仓侧板A21；两个对应的U型支架B2通过 其上部开设的弧形滑道及其轴销连接侧板B支撑板14支撑矩形料仓侧板B16， 并通过槽型支架A1与U型支架B2的弧形滑道及其轴销使两两对应的矩形料仓 侧板A21和两两对应的矩形料仓侧板B16合围，或旋转一定角度合围固定构成 整体矩形料仓仓体；此外，在U型支架B2的上部还连接固定有直筒料仓仓体支 架，其目的实通过料仓支架的结构设计，实现料仓支架对料仓仓体进行调节固 定试验的稳定性支架。

在具体实施时，该试验装置的矩形料仓仓体由两两对应的长方形侧板B16与两 边的侧板A21合围构成。所述长方形侧板B16与两边的侧板A21实通过其上部 的侧板B支撑板14与侧板A支撑板23支撑合围、及其下边端通过在矩形料仓 支架上固定的支撑板转轴连接构成；所述两边的侧板A是由侧板A与两侧的扇 形板通过其在上部的扇形滑道及其轴销滑动固定连接、扇形板的下锥端是由万 向球连接构成；在矩形料仓仓体的上面通过直筒料仓仓体支架支撑有仓体A12] 和仓体B13合围构成直筒仓体；在矩形料仓仓体的下端设置有挡板3进行调节 控制矩形料仓开口度的大小。其中，仓体B可以由四周的不锈钢和中间的透明 材料，如透明的塑料、玻璃等构成。

在具体实施时，该试验装置的仓体仓板锥倾角调节机构由两两对应的槽型支架 A1和U型支架B2通过其上部开设的弧形滑道及其轴销和固定手柄连接支撑板 支撑有矩形料仓仓体进行调节固定、试验矩形料仓仓体的锥倾角，以适应不同 散料对矩形料仓仓体的压力与流动性试验。

在具体实施时，该试验装置的直筒料仓仓体及其动态信号测试分析系统是位于 矩形料仓仓体上面，并有直筒料仓仓体与直筒料仓仓体仓板上粘贴的动态信号 测试分析系统构成；其中的直筒料仓仓体是由仓体A12和仓体B13合围并连通 矩形料仓仓体上端构成，动态信号测试分析系统是在直筒料仓仓体的仓板上粘 贴有应变片，并采用半桥式接线方式与应变适调仪、动态信号测试仪、采集卡 及其计算机连接，测试矩形筒仓装卸料时的仓壁侧压力。

具体实施方式1

实施一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，其中的矩形料仓支架由支架A1、 U型支架B2、支架连接板18和连接支架5构成。支架A1下端焊接一块方向板 构成倒T形支腿，上端开有弧形槽，并通过螺栓与侧板B支撑板14相连，侧板 B支撑板14直接与侧板B16相接触，起支撑作用；两个支腿和一个连接板在下 端通过螺栓连接构成一个U型支架B2，两个相对的U型支架B2连接在连接支 架的两端，两两相对的倒T形支腿和U型支架B2垂直于地面设置；连接支架5 中部的正方形每条边上均焊接有两个细钢管，中间留有一定距离，侧板A21与 侧板B16的底边同时焊接有细钢管，连接支架5的每条边和一个侧板A21或侧 板B16的下边相配合，它们通过销轴进行连接，这样侧板A21或侧板B16可以 绕着细钢管的轴线转动。

所述矩形料仓仓体包括直筒储料仓及其固定装置。直筒储料仓由8块透明的有 机玻璃板围成，棱边处相邻的两板由锯齿状结构相互啮合，再由两两相对的角 钢A10和角钢B19组成的固定装置进行固定；2块仓板C20按相反方向(锯齿 状结构在外)排列组成直筒储料仓的一个面，并通过螺栓将其固定在角钢B19 上，同样原理，另外2块仓板C20组成相对的另一个面；直筒储料仓另外相对 的两个面均由1块仓板A12和1块仓板B13组成，仓板A12与仓板B13通过螺 栓进行连接；连接板6上端与角钢A10焊接在一起，下端设有开槽，通过螺栓 固定在支架B2上，调节连接板6的高低位置，便可调节直筒储料仓的上下位置， 以使得直筒储料仓紧贴于下方的棱锥形斗仓；角钢B19的两端焊接有角钢C11， 角钢C11与角钢A10两端的开槽处相配合，组成滑轨机构，由角钢A10和角钢 B19等围成的固定装置可以通过此滑轨机构调节其所围尺寸，但要使得直筒储料 仓的尺寸小于下方棱锥形斗仓的尺寸，这样直筒储料仓的储料体积就可以由角 钢装置进行调节。

所述矩形料仓仓体锥倾角和料斗口径调节结构由挡板3、销轴4、连接支架5、 侧板A21、侧板A支撑板23、透明板8、固定板15、侧板B16、扇形板22、侧 板B支撑板14等组成。侧板A21上嵌有一块有机玻璃透明板8，通过一“回” 字槽来实现透明板8与侧板A21的连接，并且侧板A21上设有固定板15以固 定透明板8；透明板8与侧板A21连接板胶接到一起，侧板A21连接板和支架 B2通过定角轴7相连接；侧板A21底边通过销轴4连接在连接支架5上，可绕 销轴4转动，与此同时，定角轴7可在支架B2的弧槽内滑动，从而实现侧板 A21的倾角在40°至70°内变化；一块侧板B16和两块扇形板通过同圆心的弧 槽和螺栓连接，组成棱锥形斗仓四面中的一面，中间的侧板B16可绕下边上的 轴旋转，旋转的同时两侧的扇形板相对侧板B16改变位置，从而实现扇形板与 侧板A21接触无缝隙，保证了锥形料斗的封闭性，这样斗仓的倾角和口径就实 现了变化。另外，两个挡板均通过销轴4与支架B2相连，并可绕销轴4转动， 装料之前将两挡板3旋转至水平位置，然后通过两根销轴4将其连接在一起， 此时仓底呈闭合状态，保证散料储存在实验装置内；装料完成后，拔下销轴4， 挡板3便在自身重力及散料压力作用下向下绕轴转动，这样就实现了筒仓卸料 的功能。

所述矩形料仓仓体动态信号测试分析系统包括应变片、DH3810应变适调仪、 DH5923动态信号测试仪、1394采集卡以及计算机等。将应变片，型号为 BX120-5AA，按一定规律贴于仓壁各点处，配合DH3810应变适调仪，采用半 桥式接线方式与DH5923动态信号测试仪相连接，由此来测试矩形筒仓装卸料 时的仓壁侧压力。

上述一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置的试验方法，所述试验方法是基 于本发明的矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，具体试验方法先调整矩形料 仓仓体锥倾角和料斗口径，并使扇形板与侧板A接触无缝隙，后调整直筒储料 仓的尺寸大小及高低位置，使其紧贴下方的棱锥形斗仓；在仓板上有规律地贴 好应变片，并接好配套的测试仪器及计算机，进行初步调试；然后进行装卸料， 采用本发明的矩形料仓仓体动态信号测试分析系统来测试矩形筒仓装卸料时的 仓壁侧压力及其他参数。该压力试验方案是一种间接测量法：由应变片测量应 变的原理与方法，将仓壁变形转化为应变片的电阻变化，应变测试仪接收应变 片电阻变化的电信号后将其转化为仓壁压力数据。此方法比一般直接测量法更 加精确、简单方便，更加适合用于模型测试。另外，每个测点的内外侧分别布 置一个应变片，采用的半桥式接线方式适合于只测仓体弯曲应变，即仓体径向 位移，这里消除了拉伸和压缩应变，直接测试得到仓壁侧压力。

实施例1

(1)如附图1及附图2所述，矩形筒仓的侧板A16与侧板B21是通过销轴4 与连接支架5相连，且都能绕销轴4转动。组装完装置后，调整棱锥型可变料 斗的锥倾角，其操作方法是：将定角轴7置于支架B2弧槽内的某一位置，使 得侧板A16相对于地面形成了某角度的锥倾角，倾角可以在40°至70°内变 化,，然后拧紧定角轴7上的螺母，以固定侧板A16，这样侧板A16作为棱锥型 可变料斗的一个锥面；按照同样的方法，调整相对的另一个侧板A16，此时便 调整好了棱锥型可变料斗相对的两个锥面；一块侧板B21和两块扇形板22通 过同圆心的弧槽和螺栓连接，组成棱锥形斗仓四面中的一面，调节它们的位置 和角度，使得扇形板22与侧板A16相接触且无缝隙，拧紧扇形板22弧槽内的 螺栓以固定侧板B21和两块扇形板22的相对位置，这样即可调整棱锥型可变 料斗的另外两个锥面。

(2)调节固定角钢A10和角钢B19的螺栓，使仓板A12、仓板B13和 仓板C20围成的直棱仓壁的边长略小于棱锥型料斗的上出口尺寸，调节连接板 6的高度，使直筒储料仓与棱锥形料斗接触而无缝隙，然后拧紧螺母。

(3)按照附图18要求，在仓板上贴好应变片，并接好配套的测试仪器及 计算机，进行初步调试。

(4)装料之前两挡板之间通过销轴连接在一起，此时仓底呈闭合状态，然 后进行装料。

(5)装料完毕后，静置片刻，先打开测试仪器及计算机，然后拔下销轴，打开 卸料挡板，开始进行卸料试验。

实施例2

实施一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置的试验方法，该试验方法是按下 列步骤进行的。

(1)按照具体实施方式1的步骤(1)～(2)，调整棱锥型可变料斗的锥面倾角 为某一角度。

(2)按照具体实施方式1的步骤(3)～(4)，调试完毕后，选取某粒径范 围的散料进行装料。

(3)按照具体实施方式1的步骤(5)进行卸料测试，监测并记录仓壁静动态 下的应变情况。

(4)按上述步骤改变锥面倾角大小，继续进行矩形筒仓卸料试验。

(5)分析试验数据，得出不同锥面倾角和卸料出口等因素对散料流动性的影响， 以及装卸料时散料对仓壁的侧压力，从而为建造矩形筒仓确定各种散料对应下 的仓板锥倾角和料斗口径等参数。

在试验中，上述具体实施方式2步骤的(1)～(3)须重复多次以得到多组结果， 然后运用数据统计方法对数据进行平均化处理，从而减小误差。

一种矩形筒仓散料压力与流动性试验装置试验方法，所述试验方法是基于本发 明的矩形筒仓散料压力与流动性试验装置，先调整矩形料仓仓体锥倾角和料斗 口径，并使扇形板与侧板A接触无缝隙，后调整直筒储料仓的尺寸大小及高低 位置，使其紧贴下方的棱锥形斗仓；在仓板上有规律地贴好应变片，并接好配 套的测试仪器及计算机，进行初步调试；然后进行装卸料，采用本发明的矩形 料仓仓体动态信号测试分析系统来测试矩形筒仓装卸料时的仓壁侧压力及其他 参数。该压力试验方案是一种间接测量法：由应变片测量应变的原理与方法， 将仓壁变形转化为应变片的电阻变化，应变测试仪接收应变片电阻变化的电信 号后将其转化为仓壁压力数据。此方法比一般直接测量法更加精确、简单方便， 更加适合用于模型测试。另外，每个测点的内外侧分别布置一个应变片，采用 的半桥式接线方式适合于只测仓体弯曲应变，即仓体径向位移，这里消除了拉 伸和压缩应变，直接测试得到仓壁侧压力。