[发明专利]一种测量颗粒物质振动的实验装置及方法

权利要求书

1.一种测量颗粒物质振动的实验装置，其特征在于：该装置包括传力丝杆(1)，弹簧(3)，力传感器(5)，压杆(6)，上腔体(19)，主腔体(16)，下腔体(11)和供气系统(15)，其中上腔体(19)和下腔体(11)通过螺杆(8)紧固连接，中间夹装主腔体(16)，形成上下贯通的密封气腔；所述的主腔体(16)采用透明的亚克力材质整体加工而成，内部装填颗粒物质，顶端装有可上下移动的活塞式压头(9)，底部通过焊接在下腔体(11)上的进气口过滤板(10)支撑；所述的上腔体(19)顶部安装有压杆(6)，下腔体(11)底部通过法兰螺栓与振动台连接；上腔体(19)的出气口接管(7)和下腔体(11)的进气口接管(12)分别与供气系统(15)相连接，并且在接管上安装流量计(13)和压力计(14)。

2.根据权利要求1所述的测量颗粒物质振动的实验装置，其特征在于：所述的传力丝杆(1)和传力丝杆法兰(17)通过自锁螺纹配合，由力臂带动传力丝杆(1)旋转并沿轴向下进动，传力丝杆法兰(17)由4根支撑杆(2)固定在上腔体(19)法兰上。

3.根据权利要求1所述的测量颗粒物质振动的实验装置，其特征在于：所述的传力丝杆(1)向下产生的压力由弹簧(3)，传力腔(4)，力传感器(5)和压杆(6)向下逐级传递给活塞式压头(9)，最终作用于主腔体(16)内的颗粒物质；所述的弹簧(3)置于传力腔(4)内，力传感器(5)固定于压杆(6)顶端，压杆(6)底端置于活塞式压头(9)顶部的圆柱形空腔内。

4.根据权利要求1所述的测量颗粒物质振动的实验装置，其特征在于：所述的主腔体(16)的上下端面分别与上腔体(19)和下腔体(11)通过橡胶圈(18)密封，上腔体(19)顶端与压杆(6)之间使用两道O型密封圈进行侧密封。

5.根据权利要求1所述的测量颗粒物质振动的实验装置，其特征在于：实验气体由供气系统(15)经进气口接管(12)进入下腔体(11)，再经进气口过滤板(10)进入主腔体(16)，然后经活塞式压头(9)进入上腔体(19)，最后经过出气口接管(7)流回供气系统(15)，形成闭式循环。

6.一种测量颗粒物质振动的方法，利用权利要求1所述的测量颗粒物质振动的实验装置，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：实验前，将下腔体(11)与振动台连接紧固，再将主腔体(16)置于下腔体(11)之上，加入颗粒物质，然后连接上腔体(19)、下腔体(11)和主腔体(16)，将进气口接管(12)和出气口接管(7)和供气系统(15)连接，做好装置密封处理，准备实验；

步骤2：实验开始时，对实验装置进行抽真空处理，并打开供气系统(15)，向主腔体(16)内通入气体，并打开流量计(13)和压力计(14)，以测量进入主腔体(16)的气体压力和流量；

步骤3：转动力臂并带动传力丝杆(1)向下运动，压杆(6)下端空载时，通过力传感器(5)测量空载摩擦力；压杆(6)下端的活塞式压头(9)触及颗粒物质时，压力逐级传递给颗粒物质，由力传感器(5)测量压力载荷，并考虑空载摩擦力进行修正；

步骤4：打开振动台，将频率振幅调到实验所需的工况，并且在实验时，可以通过透明的主腔体(16)观察混合颗粒的运动状态；

步骤5：待振动时间满足要求时，观察腔室内混合颗粒的最终分布情况，是否产生分层现象，并且记录此次实验的振动频率振幅，振动时间，颗粒大小、密度、配比的实验参数；

步骤6：改变实验参数，重复步骤5，多次实验后，得到颗粒振动分层现象的相图；

步骤7：完成所有实验后，依次关闭振动台，供气系统，并对颗粒进行卸载工作，将颗粒从主腔体(16)中取出，结束实验。