粉狀外加劑精確稱量系統(tǒng)研究

婁高峰，楊文明，趙春光

（河南三和水工機(jī)械有限公司，河南 鄭州 450100）

1 外加劑概述

外加劑是在進(jìn)行干粉砂漿攪拌的過(guò)程中，通過(guò)外部摻加混入干粉砂漿中的，通常其占干粉砂漿總質(zhì)量的1%以下，但是，卻能夠?qū)Ω煞凵皾{的物理性能起到很大的改善作用。外加劑的主要特點(diǎn)就是摻入量很少，但是品種很多，但卻對(duì)干粉砂漿的性能起到了很大的改善，能夠通過(guò)很小的投資實(shí)現(xiàn)快速高性價(jià)比的收益。伴隨著科技水平的不斷提高，對(duì)外加劑的使用也越來(lái)越廣泛，外加劑已經(jīng)成為干粉砂漿主要組成成分。

通過(guò)對(duì)干粉砂漿添加一定量的外加劑使其物理性能更加優(yōu)越，通過(guò)外加劑的不斷更新，可以將外加劑劃分為如下幾種類型：（1）可以改變干粉砂漿流變性能的外加劑，這可以通過(guò)對(duì)干粉砂漿添加水的多少實(shí)現(xiàn)對(duì)其流變性能的改變，比如，比較常用的減水劑以及保水劑兩種。（2）改變干粉砂漿的凝結(jié)性能。這主要是用來(lái)控制干粉砂漿的凝結(jié)時(shí)間滿足應(yīng)用的要求，如速凝劑以及緩凝劑。（3）改變干粉砂漿中的含氣量，通?？梢酝ㄟ^(guò)發(fā)氣劑或者引氣劑對(duì)干粉砂漿含氣水平進(jìn)行調(diào)節(jié)。（4）改善干粉砂漿的耐久性能，通常使用的是抗凍劑或者防腐蝕劑來(lái)調(diào)節(jié)干粉砂漿耐久性。（5）通過(guò)添加其他外加劑來(lái)改善干粉砂漿的特殊性能。伴隨著干粉砂漿行業(yè)的不斷發(fā)展以及社會(huì)對(duì)環(huán)保性材料的需求，現(xiàn)在越來(lái)越多的綠色外加劑已經(jīng)出現(xiàn)。

2 粉狀外加劑稱重特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代社會(huì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，越來(lái)越多的企業(yè)開始應(yīng)用干粉砂漿攪拌設(shè)備。由于在進(jìn)行混合料的攪拌過(guò)程中，需要添加一定量的粉狀外加劑，同時(shí)，由于外加劑使用量小，并且價(jià)格昂貴，外加劑的添加量對(duì)干粉砂漿的性能改變具有很大的作用，因此，對(duì)外加劑稱量具備一定的精確性要求?，F(xiàn)在，傳統(tǒng)的粉狀外加劑的稱量系統(tǒng)不能充分滿足對(duì)使用量很小粉狀外加劑進(jìn)行計(jì)量，通常企業(yè)采用人工計(jì)量的方法，這樣就造成了產(chǎn)品性能的不穩(wěn)定，并且成本會(huì)增大。

粉狀外加劑一般在干粉砂漿總質(zhì)量的占比為1%以下，但卻對(duì)干粉砂漿性能的改變具有很大的作用，比如，可以改變其強(qiáng)度、改善耐久性。由于粉狀外加劑具有量小，具有一定的腐蝕性并且作用大等一些優(yōu)點(diǎn)，粉狀外加劑精準(zhǔn)稱量系統(tǒng)就顯得格外重要。目前，市場(chǎng)上具有一些外加劑稱量系統(tǒng)，雖然可以實(shí)現(xiàn)稱量，但是大多具有一些缺點(diǎn)，比如，稱量過(guò)程出現(xiàn)震動(dòng)影響稱量精度，或者稱量過(guò)程出現(xiàn)出料無(wú)法準(zhǔn)確控制的情況。

3 粉狀外加劑稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了能夠在粉狀外加劑添加過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的稱量，本文設(shè)計(jì)了一種粉狀外加劑添加過(guò)程中的精準(zhǔn)稱量系統(tǒng)，通過(guò)本系統(tǒng)可以精確、穩(wěn)定并且高效地實(shí)現(xiàn)外加劑的稱量，如圖1 所示為本設(shè)計(jì)的技術(shù)方案圖。

圖1 粉狀外加劑精確稱量系統(tǒng)方案圖

從圖中可以看出，本文設(shè)計(jì)的稱量系統(tǒng)由稱量斗、稱重檢測(cè)傳感器、支架、支撐鋼絲繩、稱量?jī)x表和出料口等部分組成，系統(tǒng)中的系統(tǒng)支架是通過(guò)多個(gè)圓筒形的鋼架疊加在一起而形成的。相鄰的鋼架通過(guò)上面的法蘭盤，利用螺栓連接到一起，并且系統(tǒng)中兩個(gè)法蘭盤之間通過(guò)橡膠形成防震支座。系統(tǒng)中，稱量斗形狀是倒圓錐形的，通過(guò)將其頂端固定在系統(tǒng)支架最上方的鋼架上形成一體，保證防抖。在系統(tǒng)中的稱量斗和支架的連接處布置了稱重檢測(cè)傳感器，系統(tǒng)支架還通過(guò)兩組鋼絲繩懸吊在系統(tǒng)稱量?jī)x表的下部，并且鋼絲繩的另一端與系統(tǒng)支架最下方的鋼架外壁相連。在系統(tǒng)最下部設(shè)置了出料口，在系統(tǒng)稱量斗的內(nèi)部存在下料裝置，并且和出料口位置對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)稱量斗上部最邊緣的位置設(shè)置了進(jìn)料口，并且同時(shí)布置了變頻螺旋機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料的調(diào)整。系統(tǒng)中的稱重檢測(cè)傳感器的精度和檢測(cè)靈敏度優(yōu)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精度和靈敏度值。

通常粉狀外加劑使用量很少，如果稱量系統(tǒng)出現(xiàn)震動(dòng)，就會(huì)對(duì)外加劑稱量產(chǎn)生很大的誤差。因此，本系統(tǒng)通過(guò)利用兩組柔性鋼絲繩的方式將系統(tǒng)支架形成懸吊結(jié)構(gòu)，并且將稱量斗布置在系統(tǒng)支架上方，并且通過(guò)在支架內(nèi)部設(shè)置多組橡膠形成進(jìn)一步的減震作用，從而形成了復(fù)合式減震效果。通過(guò)上述的這種設(shè)計(jì)可以有效地避免粉狀外加劑稱量過(guò)程產(chǎn)生震動(dòng)對(duì)稱量精度的影響。

本文設(shè)計(jì)的稱量系統(tǒng)包括稱量部分和稱量檢測(cè)傳感器部分兩組功能組成。在稱量過(guò)程中，首先，由變頻螺旋機(jī)將粉狀外加劑通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入稱量斗時(shí)，因?yàn)樗x擇的稱量計(jì)的精度比較低，因此可以較快地做出第一次進(jìn)料步驟，而后通過(guò)精度更高的稱重檢測(cè)傳感器系統(tǒng)對(duì)外加劑進(jìn)行卸載，這樣既保證了進(jìn)料的過(guò)程比較迅速，同時(shí)又保證了卸料的過(guò)程精度得到滿足。

同時(shí)，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)利用螺旋扣將稱量計(jì)以及系統(tǒng)支架連接在一起，這樣可以對(duì)稱量斗的調(diào)平更加快速方便，對(duì)稱量系統(tǒng)的精度進(jìn)一步改善。另外，采用稱重檢測(cè)傳感器結(jié)合變頻螺旋機(jī)使得粉狀外加劑的下料過(guò)程精度更高。系統(tǒng)利用旋轉(zhuǎn)刀片旋轉(zhuǎn)過(guò)程使得進(jìn)入稱量斗的外加劑更加迅速地進(jìn)入下料口。

4 稱量系統(tǒng)稱量過(guò)程

本稱量系統(tǒng)工作過(guò)程按如下步驟進(jìn)行：（1）調(diào)節(jié)螺旋扣旋鈕，直到稱量斗水平為止。（2）啟動(dòng)變頻螺旋機(jī)，同時(shí)將帶稱量粉狀外加劑通過(guò)進(jìn)料口加入稱量斗中，并觀察稱量計(jì)的測(cè)量值，設(shè)置稱量計(jì)的數(shù)值為欲稱量重量值，當(dāng)加入外加劑大于設(shè)置數(shù)值時(shí)停止送料，等到稱量計(jì)顯示數(shù)據(jù)平穩(wěn)；（3）啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺帶旋轉(zhuǎn)，這樣外加劑會(huì)向出料口處流動(dòng)；（4）外加劑從出料口流出的同時(shí)，稱重檢測(cè)傳感器會(huì)輸出檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到出料重量與設(shè)定值接近時(shí)，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度降低，使外加劑卸料速度降低。當(dāng)卸料重量達(dá)到了設(shè)定的數(shù)量時(shí)，控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，卸料停止。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的干粉砂漿粉狀外加劑精確稱量系統(tǒng)主要的組成部分包括稱量斗、稱重傳感器、支架、柔性鋼絲繩、稱量計(jì)和下料裝置。利用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)工作過(guò)程震動(dòng)得到最大化的改善，降低了對(duì)稱量精度的影響。通過(guò)不同精度和靈敏度的稱量裝置，使得進(jìn)料速度和出料精度得到保障。