SFY-D全自動(dòng)篩分儀存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

葉南，張昀哲

(1.長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江下游水文水資源勘測(cè)局，江蘇 南京 210011；2.長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江口水文水資源勘測(cè)局，上海 200136)

1 儀器概述

1.1 “SFY-D”音波振動(dòng)式全自動(dòng)篩分粒度儀簡(jiǎn)介

“SFY-D”音波振動(dòng)式全自動(dòng)篩分粒度儀是中科院南京地理與湖泊研究所最新研制的一種新型篩分粒度儀。該儀器具有篩分效率高、自動(dòng)化程度強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。使用Windows界面進(jìn)行操作和控制，操作方便、可靠，具有良好的用戶圖形界面，操作靈活效率高。

1.2 主要技術(shù)指標(biāo)

微機(jī)：Windows98，2000或XP界面。分析范圍：從4000微米-20微米，共分30級(jí)。電子天平：最大稱量范圍500克，精度為1/1000克。

聲波振動(dòng)頻率：50Hz。串行接口：RS232-C，波特率為2400。篩分級(jí)數(shù)：8級(jí)低框篩。

1.3 儀器原理

SFY-D型篩分粒度儀采用音波篩分法。八級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩套疊在一起，上下均用乳膠膜密閉，形成密閉腔體，利用交流電流通過(guò)換能器在標(biāo)準(zhǔn)篩腔體中產(chǎn)生的空氣振動(dòng)，進(jìn)而引起被測(cè)粉體在垂直方向產(chǎn)生周期性振動(dòng)，在氣流的作用下粉體自上而下由粗到細(xì)通過(guò)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩。合理設(shè)置孔徑參數(shù)不同的標(biāo)準(zhǔn)篩，通過(guò)稱量樣品總重量和各留篩樣重，進(jìn)行計(jì)算，即可獲得重量粒度分布數(shù)據(jù)。在音波振動(dòng)過(guò)程中，儀器可根據(jù)設(shè)置條件在垂直方向給標(biāo)準(zhǔn)篩體施加機(jī)械擊打脈沖。這樣可以減少粉體顆粒堵塞網(wǎng)孔，也可以將聚集成堆的粉體迅速分散，從而提高篩分效率。

2 儀器問(wèn)題

（1）由于“SFY-D”音波振動(dòng)式全自動(dòng)篩分粒度儀采用音波篩分法，音波分析法必然產(chǎn)生噪聲污染，雖然有隔音玻璃罩防護(hù)，但長(zhǎng)期使用依舊會(huì)損害聽(tīng)力。

（2）儀器需要人工進(jìn)樣，儀器始終離不開(kāi)人維護(hù)及操作，不能夠良好的解放勞動(dòng)力，人機(jī)不分離，由于一般工程都是時(shí)間緊任務(wù)重，人員不能夠連續(xù)24小時(shí)的工作，從而影響工程交付進(jìn)度。

（3）套篩使用完畢后，需要人工進(jìn)行清理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不能夠完全清理干凈，由于人工清理避免不了對(duì)套篩網(wǎng)格的外力破壞，影響套篩分篩的成果質(zhì)量。

3 改進(jìn)措施

對(duì)于人工進(jìn)樣的改進(jìn)如下：隨著前沿科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步，結(jié)合自身實(shí)際操作儀器的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)水環(huán)境分析儀器氣相色譜自動(dòng)進(jìn)樣裝置的思索，探討可以通過(guò)增加機(jī)械臂的手段代替人工進(jìn)樣，從而達(dá)到人機(jī)分離，并可以提前設(shè)置好進(jìn)樣程序，達(dá)到24小時(shí)連續(xù)分析的目的。

對(duì)于清理套篩的改進(jìn)看法如下：結(jié)合儀器本身的振篩特性，增加一個(gè)套篩翻轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行反振從而到達(dá)清理套篩的目的，并在下方增加一個(gè)樣品回收裝置；從而進(jìn)一步解放生產(chǎn)力，并且避免了振篩噪音對(duì)人體的危害以及人工清理套篩不充分不完全的弊端。改進(jìn)更新模塊詳見(jiàn)圖1。

圖1 “SFY-D”音波振動(dòng)式全自動(dòng)篩分粒度儀改進(jìn)模塊圖

3.1 原有機(jī)械部分

機(jī)械部分包括機(jī)械手運(yùn)動(dòng)裝置振動(dòng)臺(tái)自動(dòng)振篩裝置

機(jī)械手運(yùn)動(dòng)裝置：機(jī)械手采用上下直線運(yùn)動(dòng)和水平左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，手爪套篩時(shí)，采用凸輪與彈簧的配合進(jìn)行開(kāi)合運(yùn)動(dòng)。

振動(dòng)臺(tái)自動(dòng)振篩裝置：振動(dòng)臺(tái)部分主要有聲波源、八級(jí)套篩、細(xì)顆粒收集袋、電磁擊鐵、自動(dòng)升降臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)等組成。

3.2 改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)

主要增加自動(dòng)進(jìn)樣裝置和樣品回收裝置，自動(dòng)進(jìn)樣裝置：自動(dòng)進(jìn)樣裝置包括進(jìn)樣臂、樣品盤(pán)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等部分組成。各個(gè)部分之間緊密合作，共同帶動(dòng)著自動(dòng)進(jìn)樣裝置的正常運(yùn)行。

進(jìn)樣臂：采用了龍門(mén)結(jié)構(gòu)的高精度三維滑臺(tái)，定位精度高，前端擁有一個(gè)機(jī)械抓手，可以通過(guò)機(jī)械抓手將樣品盤(pán)中的樣品杯抓起，然后，將樣品杯中的樣品倒入進(jìn)樣口；

樣品盤(pán)：采樣正方形樣品盤(pán)，縱向10個(gè)樣品盤(pán)，橫向10個(gè)樣品盤(pán)，合計(jì)100個(gè)樣品，平均測(cè)試一個(gè)樣品的時(shí)間大約20分鐘，滿足日常工作需要；

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)：通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，使用前進(jìn)行進(jìn)樣臂與樣品盤(pán)的定位及校準(zhǔn)，并控制進(jìn)樣臂進(jìn)行自動(dòng)進(jìn)樣。

樣品回收部分：樣品回收裝置主要有密閉機(jī)械臂、顛倒滑輪裝置、樣品收集袋、電磁擊鐵、步進(jìn)電機(jī)等組成。

密閉機(jī)械臂：帶有密封功能的機(jī)械臂，通過(guò)夾緊密閉八級(jí)套篩；

顛倒滑輪裝置：通過(guò)滑輪將密閉機(jī)械臂中的八級(jí)套篩顛倒過(guò)來(lái)；

樣品收集袋：與上振動(dòng)膜、八級(jí)套篩一起形成一個(gè)密閉腔體，將樣品進(jìn)行收集；

電磁擊鐵：產(chǎn)生垂直方向的沖擊力，將堆積的顆粒物打散，防止網(wǎng)孔堵塞。

步進(jìn)電機(jī)：清理完畢的八級(jí)套篩通過(guò)步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)至進(jìn)樣位置等待分析下一個(gè)樣品。

3.3 改進(jìn)軟件

（1）增加控制自動(dòng)進(jìn)樣裝置的程序，使得計(jì)算機(jī)可以通過(guò)該軟件控制自動(dòng)進(jìn)樣裝置；

（2）在原有進(jìn)樣編輯程序中增加批處理模式，從設(shè)置一個(gè)樣品到同時(shí)設(shè)置多個(gè)待測(cè)樣品，從軟件上達(dá)到自動(dòng)化進(jìn)樣的目的；

（3）增加樣品回收裝置的控制程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制樣品回收裝置的機(jī)械部分將使用過(guò)后的樣品進(jìn)行回收，并把相應(yīng)的八級(jí)套篩通過(guò)自動(dòng)升降臺(tái)，傳動(dòng)到振動(dòng)臺(tái)的進(jìn)樣位置。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)增加自動(dòng)進(jìn)樣裝置以及回收循環(huán)裝置，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件后臺(tái)控制，將原有機(jī)械裝置與回收裝置巧妙的結(jié)合，進(jìn)行循環(huán)作業(yè)，從而達(dá)到全自動(dòng)分析的目的。減少機(jī)械振動(dòng)對(duì)人體的噪音污染，以及解放勞動(dòng)生產(chǎn)力，并且可以24小時(shí)不間斷控制，提高生產(chǎn)效率，尤其是對(duì)于大型項(xiàng)目的時(shí)效性要求，更是能夠起到錦上添花的作用，由于到達(dá)了人機(jī)分離，這樣更加能夠避免人為操作失誤干擾，進(jìn)一步提高成果質(zhì)量。