一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及测定矿岩散体孔隙度技术领域，特别是涉及一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法。本发明专利技术装置包括实验箱体、监测机构和控制系统；所述实验箱体包括壳体，在壳体内设置有底座，底座上设置有内胆，内胆上方设置有内胆盖，内胆盖通过电动推杆设置在壳体上，在电动推杆推动下内胆盖可进入内胆内腔、形成密闭空间，内胆盖上设置有自吸水泵、注水管和控制注水管的电磁阀，在所述内胆侧壁外部设置有烘干装置。本发明专利技术规避了矿岩散体天然含水率的影响，自动化控制孔隙度测定实验过程，降低人为因素对实验过程的影响，测定数据科学准确，实现矿岩散体孔隙度测定实验标准化。

【技术实现步骤摘要】
一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法
本专利技术涉及测定矿岩散体孔隙度
，特别是涉及一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法。
技术介绍
在金属矿山地下开采过程中，采场中崩落矿岩散体的孔隙度影响放出体的大小，最终影响矿石的损失贫化率。矿岩散体的孔隙度是指松散矿岩颗粒间的孔隙体积占松散体积的百分比。准确测定矿岩散体孔隙度，对于控制放出体形态，降低矿石损失贫化，优化采场结构参数具有重要的指导意义。目前实验室测定矿岩散体孔隙度的主要方法为注水法，用玻璃量筒向装满待测散体的量筒中注水，直至注满，注水量即为待测散体的孔隙体积，实验所需设备为量筒，设备简单，过程粗略，测定结果误差大，同时该测定方法未考虑矿岩散体的含水率，整个实验过程人工操作、记录，测定的矿岩散体孔隙度缺乏科学性和准确性，不利于开展对矿岩散体孔隙度的科学研究。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种规避含水率影响、自动注水、烘干、动态监测、数据记录与处理分析以及整个实验过程自动化的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，包括实验箱体、监测机构和控制系统；所述实验箱体包括壳体，在壳体内设置有底座，在底座上设置有内胆，在内胆上方设置有内胆盖，内胆盖通过电动推杆设置在壳体上，内胆盖可在电动推杆推动下进入内胆内腔、形成密闭空间，内胆盖在内胆空腔内可上下运行；在内胆盖上设置有自吸水泵，用于排空内胆中水，自吸水泵的吸水管设置于内胆盖内，吸水管口与内胆盖底面持平，吸水管口设有过滤装置(例如包裹细纱布)，防止散体被吸入，自吸水泵的排水管穿过壳体外壁设置在壳体的外部；在内胆盖上设置有注水管和控制注水管的电磁阀，用来控制内胆注水量；在所述内胆侧壁外部设置有烘干装置，以对内胆中的散体进行加热烘干。所述监测机构用于监测内胆中盛放的散体及注水状态变化；所述监测机构包括称重传感器、温度传感器、电位计、编码器、液位开关、控制仪表，称重传感器和温度传感器设置于底座上，用来监测内胆中所盛放的实验材料的重量和温度变化，电位计和编码器设置于电动推杆上，所述电位计用来反馈电动推杆电机电阻的大小，从而反映电动推杆所在的行程位置，使得电动推杆在行程中任一位置可停止，当内胆盖触及内胆中的散体时，电动推杆的电机阻力增大，即电动推杆停止运动，编码器通过记录电动推杆的电机主轴脉冲数和转动圈数，精确计算电动推杆的行程变化；液位开关设置在内胆盖的下表面上，控制内胆注水量，所述液位开关、注水管与电磁阀结合使用，注水管末端从壳体后壁注水管孔穿出并连接水源，当需要注水时，电磁阀启动，开始进水，当水面触及内胆盖时，液位开关控制电磁阀断电，注水停止；所述控制系统包括可编程逻辑控制器、交换机、计算机；可编程逻辑控制器通过交换机与计算机相连，所述电动推杆、自吸水泵、电磁阀及烘干装置的输入端与可编程逻辑控制器的输出端相连，所述电位计、液位开关的输出端与可编程逻辑控制器的输入端相连，称重传感器、温度传感器及编码器通过控制仪表与可编程逻辑控制器相连。所述可编程逻辑控制器、电源模块、输入输出模块、交换机、空气开关、变频器设置在控制柜内。所述电动推杆行程与内胆深度一致。所述内胆为一体成型结构，防止漏水，具有良好的导热性。在所述内胆上设置手柄，方便将其放置于实验箱体内。所述烘干装置选用加热丝或者加热盘，设置在内胆的左、右两侧，与内胆相对应，以加快烘干效率。在所述烘干装置与壳体之间设置有隔热层，防止壳体受热，引发安全事故。本专利技术还提供了一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的测定方法，其采用所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，具体包括如下步骤：步骤一：将本专利技术的注水管与水源连通，接通总电源并启动，检测各部件运行状况是否正常，若有部件运行状况异常，则进行维修，若工作状态都正常，再查看控制仪表显示数值是否为零，若不是，归零处理；步骤二：在计算机上输入预定的称重传感器信号稳定时间阈值t、液位开关阈值a、温度传感器的温度阈值T、内胆底面积s及内胆高度H；步骤三：取出内胆，在内胆中加入待测散体，并将散体的上表面铺平，将内胆归位，计算机通过可编程逻辑控制器开启烘干装置，可编程逻辑控制器同时监测称重传感器的数值，若所述数值维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t，则关闭烘干装置，自然冷却散体，同时可编程逻辑控制器监测温度传感器的温度值变化；步骤四：当可编程逻辑控制器监测温度传感器的温度值达到步骤二中所述的温度阈值T时，计算机通过可编程逻辑控制器控制电动推杆驱动内胆盖向下运行，当内胆盖触及内胆中的散体上表面时，电位计令电动推杆停止运行，编码器将电动推杆的行程L输送给可编程逻辑控制器，并由计算机记录；通过公式h＝H-L，其中h为散体高度，H为内胆高度，L为电动推杆的行程，得出散体高度h，并显示于控制仪表；步骤五：计算机通过可编程逻辑控制器开启电磁阀，水源通过注水管向内胆中注入水，当内胆中的水面触及液位开关时，液位开关传递信号给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器关闭电磁阀，散体吸水后，水面下降，当下降距离达到液位开关阈值a时，液位开关传递信号给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器开启电磁阀补水，水面位置触及液位开关时，可编程逻辑控制器再次关闭电磁阀，散体吸水后，水面下降，当下降距离达到液位开关阈值a时，液位开关传递信号给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器开启电磁阀补水，此过程循环数次，直至水面不再下降，即散体吸水饱和，同时称重传感器的信号维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t时，计算机记录内胆中散体和水的总重量值G1，并显示于控制仪表；步骤六：计算机通过可编程逻辑控制器开启自吸水泵，抽出内胆中散体吸水饱和后多余的水，当称重传感器的信号维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t时，可编程逻辑控制器关闭自吸水泵，计算机记录散体吸水饱和后的重量G2，并显示于控制仪表；第七步：通过公式得出所测散体的孔隙率，并显示于控制仪表；式中：n为散体孔隙率，g为重力加速度，ρ水为水的密度，得出散体孔隙率n；第八步：保存实验数据，电动推杆升起内胆盖，取出内胆，倒掉散体，清洗内胆，放回壳体内，准备下一组实验或者关闭实验系统。所述步骤二中称重传感器信号稳定时间阈值t为2min-10min，液位开关阈值a为0mm-1mm，温度传感器的温度阈值T为当时当地的室温。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术规避了矿岩散体天然含水率的影响，实现了整个实验过程的自动化，降低了人为因素对实验过程的影响，测定数据科学准确，实现矿岩散体孔隙度测定实验标准化。附图说明图1为本专利技术的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置的结构示意图；图2为本专利技术的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置的主视图；图3为图2的侧视图；图4为本专利技术的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法的电气原理框图。【附图标记说明】1：实验箱体；11：壳体；12：底座；13：内胆；131：手柄；14：内胆盖；15：电动推杆；16：自吸水泵；17：注水管；18：电磁阀；19：烘干装置；2：监测机构；21：称重传感器；22：电位计；23：编码器；24：液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，包括：实验箱体(1)、监测机构(2)和控制系统(3)；所述实验箱体(1)包括壳体(11)，在壳体(11)内设置有底座(12)，在底座(12)上设置有内胆(13)，在内胆(13)上方设置有内胆盖(14)，内胆盖(14)通过电动推杆(15)设置在壳体(11)上，内胆盖(14)可在电动推杆(15)推动下进入内胆(13)内腔、形成密闭空间，在内胆盖(14)上设置有自吸水泵(16)、注水管(17)和控制注水管(17)的电磁阀(18)，在所述内胆(13)侧壁外部设置有烘干装置(19)；所述监测机构(2)包括称重传感器(21)、温度传感器(26)、电位计(22)、编码器(23)、液位开关(24)、控制仪表(25)，称重传感器(21)和温度传感器(26)设置于底座(12)，电位计(22)和编码器(23)设置在电动推杆(15)上，液位开关(24)设置于内胆盖(14)的下表面；所述控制系统(3)包括可编程逻辑控制器(31)、交换机(32)、计算机(33)；可编程逻辑控制器(31)通过交换机(32)与计算机(33)相连；所述电动推杆(15)、自吸水泵(16)、电磁阀(18)及烘干装置(19)的输入端与可编程逻辑控制器(31)的输出端相连，所述电位计(22)、液位开关(24)的输出端与可编程逻辑控制器(31)的输入端相连，称重传感器(21)、温度传感器(26)及编码器(23)通过控制仪表(25)与可编程逻辑控制器(31)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，包括：实验箱体(1)、监测机构(2)和控制系统(3)；所述实验箱体(1)包括壳体(11)，在壳体(11)内设置有底座(12)，在底座(12)上设置有内胆(13)，在内胆(13)上方设置有内胆盖(14)，内胆盖(14)通过电动推杆(15)设置在壳体(11)上，内胆盖(14)可在电动推杆(15)推动下进入内胆(13)内腔、形成密闭空间，在内胆盖(14)上设置有自吸水泵(16)、注水管(17)和控制注水管(17)的电磁阀(18)，在所述内胆(13)侧壁外部设置有烘干装置(19)；所述监测机构(2)包括称重传感器(21)、温度传感器(26)、电位计(22)、编码器(23)、液位开关(24)、控制仪表(25)，称重传感器(21)和温度传感器(26)设置于底座(12)，电位计(22)和编码器(23)设置在电动推杆(15)上，液位开关(24)设置于内胆盖(14)的下表面；所述控制系统(3)包括可编程逻辑控制器(31)、交换机(32)、计算机(33)；可编程逻辑控制器(31)通过交换机(32)与计算机(33)相连；所述电动推杆(15)、自吸水泵(16)、电磁阀(18)及烘干装置(19)的输入端与可编程逻辑控制器(31)的输出端相连，所述电位计(22)、液位开关(24)的输出端与可编程逻辑控制器(31)的输入端相连，称重传感器(21)、温度传感器(26)及编码器(23)通过控制仪表(25)与可编程逻辑控制器(31)相连。2.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，所述烘干装置(19)选用加热丝或者加热盘，设置在内胆(13)的左、右两侧，与内胆(13)相对应。3.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，所述电动推杆(15)行程与内胆(13)深度一致。4.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，所述内胆(13)为一体成型结构。5.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，在所述烘干装置(19)与壳体(11)侧壁之间设置有隔热层。6.一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的测定方法，其采用权利要求1-5任一项所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将注水管(17)与水源连通，接通总电源并启动，检测各部件运行状况是否正常，若有部件运行状况异常，则进行维修，若工作状态都正常，再查看控制仪表(25)显示数值是否为零，若不是，归零处理；步骤二：在计算机(33)上输入预定的称重传感器信号稳定时间阈值t、液位开关阈值a、温度传感器的温度阈值T、内胆底面积s及内胆高度H；步骤三：取出内胆(13)，在内胆(13)中加入待测散体，并将散体的上表面铺平，将内胆(13)归位，计算机(33)通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁航行，李广辉，刘欢，任凤玉，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21