[发明专利]基于涡街激发整形的超高速粉体管道检测装置

说明书

本发明专利提供一种超高速粉体管道在线检测装置。通过在超高速粉体管道中设置可控形状的涡街整形器，降低管内流动的气体‑粉体混合物速度之后再进行有效检测。具体做法是将超高速行进的粉体与流线型的涡街激发整形器作用后，形成卡门涡街，速度大幅下降。之后通过簧形阻体捕获降速之后的粉体，最终粉体落入凹槽中，被粉体在线检测装置检测。本发明的有益效果包括：涡街形状可控，装置可用于气炮冲击的科学实验；采集到的粉体数据可以实时反馈控制生产加工流程，为粉体超高速冲击过程中加工效果的即时检测奠实基础。

技术领域

本发明涉及超高速粉体加工工艺和气炮实验领域，具体为基于涡街激发整形的超高速粉体管道检测装置。

背景技术

在各种化工、发电、炼钢、制药等生产行业以及轻气炮冲击失效等科研领域，超高速粉体(颗粒)的在线检测是一个迄今还未完全解决的难题。在这些工作环境下，粉体的粒度小（如微米量级），强度高，速度快，如在轻气炮冲击力学实验中产生的粉体速度可达几百米甚至上千米每秒。此外，在粉体工业加工领域，加工粉体置于超高速状态下运行时，可以明显提升粉体加工效率。在这些应用环境下，粉体的在线检测是控制粉体加工效果至关重要的一环。

但现有的粉体在线检测装置只在粉体处于低速时才能有效运行，如运行速度几十米每秒的粉体。现有的对加工粉体检测方式这样进行：将高速加工粉体装置停下来之后，通过手动取样装置将粉体从管道内取出，再送至化验室进行分析，如：2017年张学平发明的一体式化工粉末取样探针，在取样时采用手动方式将取样探针向上抽出以完成取样（申请号201720186169.X)，取样后再将样品转移到常用检测设备上进行人工检测。

此外，现有的自动取样检测方法，如2013年毛明等人在与四通管相互垂直的出样管内设置气缸，在气缸的作用下，取样杆产生回程往复运动，从而完成取样，由此代替人工取样（申请号201320782997.1)；在这样的检测过程中，仍是取到粉体样品后再转移到常用检测设备上进行人工检测，同样无法实现在线粒径检测。

以上两种取样装置都不能用于超高速粉体在线检测，其原因是在实际生产过程中，超高速运动的微米粉体都具有较大的强度和动能，很容易直接将设置在超高速加工管道内的检测或采样装置击碎。

因此，针对超高速粉体在线收集和检测，采用现有的停机手动或自动取样的检测方法存在以下缺点。

（1）操作过程复杂繁琐，费时费力。（2）采集到的粉体数据无法直接反馈控制实时生产加工或生产流程，检测结果时间滞后，不利于指导生产和实验。

发明内容

本发明的目的是为了实现对持续运行的用于工业生产管道中超高速粉体的降速和在线检测，能够在保证粉体加工装置持续运行的前提下对超高速粉体的粒径等参数进行有效检测。

本发明的技术方案是，通过在超高速粉体管道中设置特制的涡街激发整形器，降低管内流动的气体-粉体混合物速度之后再进行有效检测。具体做法是将原本沿着管道方向呈直线超高速行进的粉体与流线型的涡街激发整形器作用后，形成卡门涡街，速度大幅下降。之后通过簧形阻体捕获降速之后的粉体，最终粉体落入凹槽中，被激光粉体在线检测装置检测，从而实现在线检测目的。

整体装置包括前后两根管套合组成，用来保证涡街粉体完整有效捕获，两管之间通过电动滑动导轨连接。

管一内设置四组涡街激发整形器，一个簧形阻体，四个凹槽和四组激光发射头、激光传感器；管外设置用于控制涡街激发整形器金属板升降的板簧；管二内设置另一组簧形阻体，四个凹槽和对应的四组激光发射头、激光传感器。由于粉体直径有大有小，一些较细、较轻的粉体形成的涡街距离激发整形器较远，会错过管一中的簧形阻体，而被管二中的簧形阻体捕获。

所述的四组涡街激发整形器设置在管一的前端，每组由五块紧邻的，可单独控制升降的高强度纳米陶瓷板或金属板组成。