地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统及方法，涉及地质力学模型试验领域，包括均与PLC控制器电连接的仓储子系统、称量子系统、搅拌子系统、输送子系统，所述仓储子系统、所述称量子系统、所述搅拌子系统通过输送子系统依次串联连通完成材料的无尘输送，各子系统协同配合工作，依次完成多种物料的投料、分类储存、定量输出、干粉混合及湿料搅拌作业。本发明专利技术由多个子系统耦合集成，实现多组分相似材料自动化智能化精准高效配置和全过程无尘输送。和全过程无尘输送。和全过程无尘输送。

【技术实现步骤摘要】
地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统及方法


[0001]本专利技术涉及地质力学模型试验领域，尤其涉及地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统及方法。

技术介绍

[0002]相似材料模拟试验作为一种科学研究手段，采用与天然岩石物理力学性质相似的人工材料，遵循物理模拟相似准则，按相似比尺缩小制成与原型相似的地质模型，在实验室内进行模拟试验，观察模型的变形、破坏、位移和应力等情况，借以推断原型中可能发生的力学现象，模型贴近于实际岩层情况，模拟实验才能更准确进行地质力学性质的分析。
[0003]目前已研发多种用于地质模型多组分相似材料配制输送的方法及装置，例如：
[0004]中国专利CN201420614648.3专利技术了一种相似材料自动拌制及试件精确压制成型装置，该装置由材料搅拌系统、精确压制系统、智能触控面板和搅拌压制仓组成。该装置将搅拌仓与压制仓耦合集成，使用时先将二者通过抽拉开关分离，再将固体材料倒入搅拌仓并设置搅拌速度和搅拌时间，搅拌均匀后再倒入液体材料继续搅拌，节省相似材料输送时间。然而该装置需要人为称量配置相似材料，需多次重复下料过程，操作较为繁琐，无法实现下料与搅拌同时进行，同时无法避免放料时粉尘外泄，不利于实验室的安全管理。
[0005]专利CN201911345385.4专利技术了一种地下工程模型试验中相似材料定量搅拌装置，该装置可同时进行多种相似材料的加料搅拌。首先，将加料桶放置于转盘的重量感应器之上再将相似材料缓慢倒入加料桶，待显示器中显示试验所需相似材料设计数值时停止加料，再打开电动机开关，电动机带动转轴进而带动搅拌叶片和转盘一起转动直至转盘中的下料孔转动到加料桶的底部时，多种相似材料开始同时下料并搅拌，搅拌完成后通过出料孔将材料导出。整个搅拌过程仍需耗费大量人力上料，相似材料配置精准度较低，同时无法避免放料时粉尘外泄，不能有效的防止粉尘对实验环境的污染以及粉尘爆炸等安全事故的发生。
[0006]专利CN202010557692.5专利技术了一种适用于地质力学模型试验的全自动填料夯实系统，该系统由自动控制系统、相似材料配置系统、自动夯实系统三部分构成，其中相似材料配置系统包括依次相连的相似材料配置装置、搅拌装置和输送装置。然而该系统需耗费人力进行模块控制，干湿料混合前运输易发生结块现象导致管道堵塞，且在操作过程中无法阻止粉尘外泄，不能有效的防止粉尘对实验环境的污染以及粉尘爆炸等安全事故的发生。
[0007]现有的用于地质模型多组分相似材料配制输送装置各有特点，但其主要局限性如下：
[0008](1)未能实现全过程自动化智能化控制，大多数需要人工调控相似材料用量及输送，耗费人力物力且效率较低；(2)现有材料配置系统没有考虑到材料储存问题，现用现加材料有损实验材料的合理管控；(3)未达到对多种材料各组分用量的高精准度控制，对试验模型物理力学参数精准调控的把握性不大；(4)干料和湿料共同混合，搅拌时易结块，对于
粘性较大物料输送效率较低；(5)没有考虑到粉尘对实验环境的污染问题和粉尘爆炸等安全隐患，不利于实验室安全管理，且长久以往对操作人员的人身健康安全不利。
[0009]基于以上情况，本领域迫切需要一种多组分相似材料精准配置系统，实现机械化精确高效配置多组分相似材料，达到对试验模型物理力学参数精准调控的目的，进而构建模拟试验所需尺寸及地质条件的物理模型，解决工程生产所遇到的实际问题。同时，此类地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统可广泛应用于采矿、隧道、铁道、水利、地质等众多领域。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统及方法，解决地质模型中的多组分相似材料自动化智能化精准高效配置和全过程无尘输送的问题。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]本专利技术地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统，包括均与PLC控制器电连接的仓储子系统、称量子系统、搅拌子系统、输送子系统，所述仓储子系统、所述称量子系统、所述搅拌子系统通过所述输送子系统依次连通完成材料的无尘输送，各子系统协同配合工作，依次完成多种物料的投料、分类储存、定量输出、干粉混合及湿料搅拌作业。
[0013]优选的，所述仓储子系统包括无尘投料站和储料仓，所述无尘投料站放置于地面上，所述无尘投料站通过所述输送子系统连通所述储料仓；所述储料仓设有多组且相互独立。
[0014]优选的，所述称量子系统包括称重斗、螺旋输料机和计量器，所述计量器安装于所述储料仓的物料输出端，所述称重斗安装于所述螺旋输料机的下方，所述螺旋输料机的一端与所述储料仓的物料输出端相连，所述螺旋输料机的另一端与所述称重斗连通。
[0015]优选的，所述搅拌子系统包括干粉混合机和湿式搅拌机，所述干粉混合机的一端与所述称重斗的底部相连接，所述干粉混合机的另一端与所述湿式搅拌机相连接；相似材料先运输至所述干粉混合机内初级混合，混合均匀后再运输至所述湿式搅拌机内加水或硅油二级搅拌。
[0016]优选的，所述输送子系统包括PIAB真空输送机、旋片式真空泵和真空输送管道，所述PIAB真空输送机分别安装于所述储料仓、所述干粉混合机和所述湿式搅拌机的顶部，所述旋片式真空泵安装于所述PIAB真空输送机顶部，所述真空输送管道连通各子系统；所述PIAB真空输送机在所述旋片式真空泵形成的负压作用下将物料在仓储子系统、称重子系统、搅拌子系统间无尘运输。
[0017]优选的，所述无尘投料站的输出端通过第一真空输送管道与所述储料仓的输入端连通，所述称重斗的输出端通过第二真空输送管道与所述干粉混合机的一端连通，所述干粉混合机的另一端通过第三真空输送管道与所述湿式搅拌机连通。
[0018]利用如上任一项所述的地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统的使用方法：
[0019]S1：启动地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统，通过PLC控制器的人机操作界面设定每种材料的质量参数；
[0020]S2：人工拆包将各物料投入无尘投料站内筛分拦截大块物料和异物，倾倒相似材
料时，旋片式真空泵启动，无尘投料站内形成一定负压，抽走弥漫的粉尘阻止粉尘外泄，符合要求的物料通过PIAB真空输送机输送并储存于各组独立的储料仓内；
[0021]S3：模型制造时，螺旋输料机将各物料从储料仓输送至称重斗内，称重斗内的物料重量达到控制系统设定值时，螺旋输料机停机，此时PIAB真空输送机将称重斗内的已称量完毕的物料以负压真空输送的方式输送至干粉混合机内；
[0022]S4：待所有物料都进入干粉混合机后开始搅拌直至粉料充分混合，混合均匀后物料再经由PIAB真空输送机输送至湿式搅拌机内进行二级搅拌，完成多组分相似材料精准自动配置。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0024](1)整体机械化程度高，系统采用PLC控制器实现配料全过程自动化控制，实验人员在控制室内提前设定各材料的质量等参数，装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统，其特征在于：包括均与PLC控制器电连接的仓储子系统、称量子系统、搅拌子系统、输送子系统，所述仓储子系统、所述称量子系统、所述搅拌子系统通过所述输送子系统依次连通完成材料的无尘输送，各子系统协同配合工作，依次完成多种物料的投料、分类储存、定量输出、干粉混合及湿料搅拌作业。2.根据权利要求1所述的地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统，其特征在于：所述仓储子系统包括无尘投料站(1
‑
1)和储料仓(1
‑
2)，所述无尘投料站(1
‑
1)放置于地面上，所述无尘投料站(1
‑
1)通过所述输送子系统连通所述储料仓(1
‑
2)；所述储料仓(1
‑
2)设置有多组且相互独立。3.根据权利要求2所述的地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统，其特征在于：所述称量子系统包括称重斗(2
‑
1)、螺旋输料机(2
‑
2)和计量器(2
‑
3)，所述计量器(2
‑
3)安装于所述储料仓(1
‑
2)的物料输出端，所述称重斗(2
‑
1)安装于所述螺旋输料机(2
‑
2)的下方，所述螺旋输料机(2
‑
2)的一端与所述储料仓(1
‑
2)的物料输出端相连，所述螺旋输料机(2
‑
2)的另一端与所述称重斗(2
‑
1)连通。4.根据权利要求3所述的地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统，其特征在于：所述搅拌子系统包括干粉混合机(3
‑
1)和湿式搅拌机(3
‑
2)，所述干粉混合机(3
‑
1)的一端与所述称重斗(2
‑
1)的底部相连接，所述干粉混合机(3
‑
1)的另一端与所述湿式搅拌机(3
‑
2)相连接；相似材料先运输至所述干粉混合机(3
‑
1)内初级混合，混合均匀后再运输至所述湿式搅拌机(3
‑
2)内加水或硅油二级搅拌。5.根据权利要求4所述的地质模型多组分相似材料精准无尘配制输送系统，其特征在于：所述输送子系统包括PIAB真空输送机(4
‑
1)、旋片式真空泵(4
‑
2)和真空输送管道，所述PIAB真空输送机(4
‑
1)分别安装于所述储料仓(1
‑
2)、所述干粉混合机(3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李术才，曹志国，王汉鹏，李梦天，武洋，张冰，查尔晟，王伟，李井峰，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：