專利名稱：用于連續控制在陶瓷工業中使用的粉末的粒度分布的方法以及用于實施該方法的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于控制和確定在陶瓷工業中使用的粉末的粒度分布的設備和相關方法，上述粉末特別是通過噴霧干燥或霧化法獲得的陶瓷粉末，也被稱為霧化粉末，或者通過干燥研磨獲得的粉末。
背景技術：
生產這種霧化粉末的設備通常被稱為霧化器。
已知使用諸如篩選、激光衍射、超聲波聲譜和顯微鏡分析之類的方法來確定粉末粒度分布。
具有良好精度和低成本的快速執行方法是基于處理由合適的攝像機或照相機或已知的光學度量(optometric)機構獲得的圖像；該方法被稱為CAIA(計算機輔助圖像分析)。
已知方法使得能通過與需要的分布進行比較來分析陶瓷粉末的粒度分布(以重量或體積)。
進行這種分析以便避免使用具有超出規定范圍的粒度分布的陶瓷粉末，這種粉末會使得所成形瓷磚的孔隙度不滿足在質量規程中限定的合格標準。
在實際中，技術專家通常分析所述粉末的粒度分布數值，從而直接調節控制制粉設備(例如霧化器)操作的參數，以便維持粒度分布曲線處于預定范圍內。
因此，這些調節需要有專家的存在，該專家能夠完成所述測量，處理數據并且隨后適當地改變所述參數的數值。
這些操作可能造成高比例的人為差錯，并且隨之產生在獲得數據方面的統計不確定性、低測量速度和調節制粉設備的延遲，以及因為要有至少一個技術操作者的監控引起的對公司來說最終的高成本。
發明內容
本發明的目的在于在簡單和合理方案的框架內克服前述的缺點。特別地，本發明提出使測量和記錄粒度分布曲線自動化，并且通過與一個系統的功能性連接而使得其控制生效，其中所述的這個系統通過用于調節設備的至少一個操作參數的機構來確定離開粉末生產設備特別是來自霧化器的顆粒的粒度分布。
通過在權利要求中限定的特征，本發明實現了該目的。
本發明適用于在陶瓷業中的任何類型的粉末，也包括例如通過干燥研磨獲得的粉末。
下文將特別涉及通過霧化法獲得的粉末，但是通過改變調整參數，以下的描述也能夠針對由其它方法獲得的粉末。
對于由干燥研磨獲得的粉末來說，用于控制粒度分布的參數是研磨時間，并且在連續加工中是研磨機的旋轉速度。
在霧化設備中已經發現，實際上通過選擇進入霧化器內的漿料(slip)進給壓力作為參數就能夠便利地調整粒度分布曲線，所述的漿料進給壓力意味著越高壓力產生越小的粉末顆粒。
本發明包括在線反饋的控制方法，其包括以預定間隔提取至少一個粉末樣品；確定和測量提取樣品的粒度分布；通過處理器將所述測量的粒度分布與基準粒度分布比較；并且在測量曲線和基準曲線之間的差異的基礎上，調整影響粒度分布的粉末制造設備的至少一個參數。在霧化器設備的情況下，如所陳述的，調整的參數是進入霧化器內的漿料進給壓力。
在連續研磨設備的情況下，所述參數是研磨機的旋轉速度。
本發明也包括根據權利要求13用于實現所述方法的設備。
權利要求14到23限定所述設備的有益實施例。
特別地，根據本發明的設備包括用于提取離開制粉設備的粉末的至少一個提取機構；用于計算所述粉末的粒度分布的機構；以及處理器，其用于將所述計算的粒度分布與基準粒度分布比較，并且能夠調整粉末生產設備的至少一個操作參數，該參數能夠顯著影響由該制粉設備制造的粉末的顆粒尺寸。
本發明的益處在注意到如下內容的基礎上立刻變得顯然即為了獲得期望粒度分布的粉末的設備調節基本上以預定時間間隔實時發生，而不需要勞力。
本發明的構造特征和優點將從參照附圖給出的詳細描述中變得更加顯然，這些附圖以非限制實例的方式示出根據本發明設備的特別優選實施例。
示出的實例涉及霧化設備，但是也適合于闡明與其它粉末制造系統例如干燥研磨相關的發明。
圖1是根據本發明的設備的第一實施例以及制粉系統的示意側視圖；圖2是圖1的設備的透視圖；圖3是從上部看的圖2的視圖；圖4是圖2的前視圖；圖5示出圖3的截面V-V；圖6是圖5的細節的放大視圖；圖7是圖5的不同細節的放大視圖；圖8是根據本發明的設備的第二實施例以及制粉系統的示意側視圖；圖9是圖8的箭頭A的方向上的視圖；圖10是圖8的箭頭B的方向上的視圖；圖11是從上部看圖8的視圖。
具體實施例方式
所述附圖示出用于連續控制由合適的系統3生產的粉末2的粒度分布的設備1。
該系統3基本上包括已知的霧化器30，要被加工的漿料由連接進給泵32的噴嘴噴射入上述霧化器30內。
由設備1在霧化器30的出口處所測量的粉末2的粒度分布數值的基礎上，通過處理器33并經由合適的調整機構來操作和控制由進給泵32傳送漿料的壓力。
當漿料已經被加工后，霧化器30將粉末2排放到第一傳送帶34上，該第一傳送帶34然后將粉末2沉積在位于下面的第二帶35上，該第二帶35布置成將粉末傳送到未示出的儲存區域。
從圖中能夠看到，用于控制粉末粒度分布的設備1包括框架4，在框架4上部支撐有提取機構5，該提取機構5用于提取離開霧化器30的粉末2。所述提取機構5包括缸-活塞單元50，該缸-活塞單元50的桿載有用于收集將被分析的粉末樣品的杯形主體51。該缸50后面提供有氣動馬達52，該氣動馬達52的目的在于使所述主體51旋轉180°，以便將它分別定位在裝載和排放位置之間。
參照圖1，缸-活塞單元50在用于提取粉末2的至少一個前進位置和用于排放粉末2的收回位置之間平移所述杯形主體。當處于其前進位置時，主體51在粉末從帶34落下到位于下方的帶35的同時提取粉末樣品。
特別地，在平移到其前進位置的過程中，杯形主體口部面向下，并且僅僅當其位于粉末瀑布下方時，氣動馬達52才旋轉主體51使得其口部面向上。
相反，當處于其收回位置時，主體51位于導管6以上，該導管6在本發明的第一實施例中是豎直的并且布置成將粉末2傳送到位于下方的分布器裝置7內。當主體51位于其收回位置時，氣動馬達52使其旋轉180°，以將包含在其內的粉末樣品排放入導管6內。
應當指出，為了確保每個樣品的粉末數量總是基本上相同，使用定位在豎直導管6前面的刮具53，其目的在于刮主體51的上邊緣以去除過多的粉末。導管6也支撐用于吹壓縮空氣的兩個裝置54，它們的目的在于當主體51朝向其裝載位置平移時將空氣流導入主體51內。兩個吹風機裝置54的使用使得在提取粉末樣品的排放之后能夠完全去除殘留在主體中的任何粉末殘余。
參照圖6和7，分布器裝置7包括由氣動馬達71(圖2)驅動的旋轉閥70。在該閥之上的料斗72用來接收由杯形主體51提取的全部粉末樣品。該閥70包括具有平的部分74和腔75的旋轉圓柱體73，該腔75的尺寸適于僅僅接收所述粉末樣品中的一部分。
分布器7與缸-活塞單元76(圖3)相關聯，該缸-活塞單元76布置成使得分布器7在前進裝載位置和收回位置(圖7)之間平移，在前進裝載位置時分布器7位于導管6之下，在收回位置時分布器7將所述粉末供給到用于測量粉末粒度分布的機構。
特別地，當處于其收回位置時，該分布器7位于采集板8以上，分布器7將接收在腔75中的粉末部分沉積在該采集板8上。
采集板8經由四個彈性彈簧80由框架4支撐，每個彈性彈簧80均被固定到從框架4分支出的支撐桿81的頂部。
通常的振動器裝置82與采集板8的下表面相關聯，以振動板8以便在其表面上均勻分散由分布器排放的粉末。
在采集板8以上，框架4支撐包括光電機構的光學系統9，在該實例中為數碼相機10，用于獲得沉積在采集板8上的粉末2的樣品的數碼圖像。
在描述實例中包括圓形氖燈的照明系統與所述相機10相關聯，照亮采集板8上的粉末，以防止形成會損害接收圖像質量的陰影。
包括未示出的抽風扇的抽吸系統12定位在采集板8的側部，該抽吸系統12由導管16(圖2)連接到可移動噴管13(圖7)上，該噴管13布置成在采集板8上方平移，以便在相機10已經拍攝圖像之后去除粉末。由設備的框架4支撐的缸-活塞單元120操作該噴管13。
應當指出導管16提供有可移動閘板160，以中斷抽風扇的抽吸動作。
噴管13在其前部載有吹風機裝置14，其目的在于吹壓縮空氣以在噴管13通過之后清理采集板8，以便確保粉末顆粒2不留在板上。
設備1根據下面的操作步驟由處理器33控制。
首先應當指出，當由霧化器30沉積在帶34上的粉末2趨向于成層時，通過適當調節杯形主體51的前進，優選從粉末瀑布的至少兩個不同點提取樣品。
根據第二實施例，當處于其收回位置時，主體51位于撓性導管6’以上(圖8)，該撓性導管6’布置成將粉末2直接傳送到采集板8上，而沒有在第一實施例中提供的分布器7的幫助。
在該第二實施例(圖8-11)中，板8由能夠調整方向的結構60支撐；所述結構60由適合的連接方式而被鉸接到支架梁62上，該支架梁62由已知的固定機構被剛性固定到設備1的框架4上。支架梁62通過所述固定機構被固定到框架4上使得采集板8能被定位在距地的預定高度處。
能夠通過放置在結構60和梁62之間的合適調整機構63來調整采集板8的方向，以便使得所述板8能基本水平地放置。
在與放置導管6’的側部相對的側部處，所述板8以傾斜的板件64終止，該傾斜的板件64接合已知類型的抽吸系統12’的口部。
該抽吸系統12’由撓性管16’連接到傾斜的板件64，該撓性管16’以閘板160’終止，該閘板160’能夠打開和閉合抽吸系統12’和管16’之間的相通。對于每個提取點重復此后描述的操作。
起初，主體51提取粉末樣品并且把它傾倒到導管6、6’內，在第一實施例中導管6、6’傳送粉末樣品到分布器7內并且從分布器7傳送到采集板8上，或者在第二實施例中將粉末樣品直接傳送到采集板8上。
在第一實施例中，通過處理器33使分布器7將自身定位在采集板8之上。一旦處于適當位置，旋轉閥70在所述采集板8上沉積提取樣品的僅僅一部分。在該點處，處理器33使分布器移動進入其遠離板8的前進位置，同時振動器裝置82振動板8以在其上均勻分散粉末2。然后中斷振動器裝置的動作，并且相機10拍攝粉末2的照片，該照片處理器33可用。當已經拍攝圖像后，抽風扇通過可移動噴管13抽吸粉末。當已經吸入粉末后，分布器7再次定位在采集板8之上，以便從相同的樣品排放下一部分的粉末。在該點處以預定的次數重復該循環，直到已經分析完由主體51提取的全部粉末樣品為止。
一旦已經分析樣品后，處理器計算獲得的粒度分布數值的算術平均值。對從所述不同提取點提取的預定數量的樣品重復前述操作。然后處理器計算每個樣品獲得的平均數值的算術平均值并且將它與基準數值比較。在比較的結果的基礎上，處理器33改變漿料進給泵32的壓力。
在第二實施例中，沒有分布器7因此也就沒有分布器7所涉及的那些步驟，而所述操作循環的其余步驟如前所述的那樣進行。
權利要求
1.一種用于連續控制離開制粉設備的陶瓷粉末的粒度分布的方法，其特征在于包括至少下面的步驟以預定間隔提取至少一個粉末樣品；測量提取樣品的粒度分布；通過處理器將所測量的粒度分布與基準粒度分布比較；在測量粒度分布和基準粒度分布之間的差異的基礎上，調整影響粒度分布的所述制粉設備的至少一個參數。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，測量樣品粒度分布的所述步驟包括測量同一樣品的預定份數粉末的粒度分布。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，對同一樣品的每預定份數的粉末計算所測量粒度分布數值的算術平均值。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，分析多個樣品，并且將對每個樣品確定的平均粒度分布數值的平均值作為所測量的粒度分布數值。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，粒度分布測量包括粒度分布曲線的確定。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括在采集板上以單層粉末顆粒沉積所述粉末樣品的步驟。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，包括通過光學度量機構測量所述層的步驟。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括處理所述測量結果以獲得表示粉末樣品的粒度分布的曲線的步驟。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，制粉設備是霧化器設備。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述參數是進入霧化器設備內的陶瓷漿料進給壓力。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，制粉設備是干燥研磨機。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述參數是干燥研磨機的旋轉速度。
13.一種用于連續控制由系統(3)生產的霧化陶瓷粉末(2)的粒度分布的設備(1)，包括用于調整粉末的粒度分布的機構(63)，與機構(63)相關聯有用于提取離開所述系統(3)的粉末的至少一個樣品的至少一個提取機構(5)，以及用于測量所述粉末樣品的粉末(2)的粒度分布的機構(8)，其特征在于包括處理器(33)，用來將所測量的粒度分布與基準粒度分布比較，以便通過調整機構(63)調整粉末(2)生產系統(3)的至少一個操作參數，該參數能夠顯著影響生產的粉末顆粒的尺寸。
14.如權利要求13所述的設備(1)，其特征在于，所述處理器(33)確定粉末(2)的粒度分布曲線。
15.如權利要求13所述的設備(1)，其特征在于，粒度分布測量機構包括用于采集所述粉末樣品的至少一部分粉末(2)的板(8)，在該板(8)之上設置有用于獲得所述粉末(2)的圖像的光學度量系統(10)。
16.如權利要求15所述的設備(1)，其特征在于，所述光學度量系統包括照相機(10)或攝像機。
17.如權利要求15所述的設備(1)，其特征在于，所述采集板(8)與振動器裝置(82)相關聯，振動器裝置(82)的操作促進在所述板(8)上粉末(2)的均勻分散。
18.如權利要求15所述的設備(1)，其特征在于，包括分布器裝置(17)，用于在所述采集板(8)上沉積所述至少一個粉末樣品的至少一部分粉末(2)。
19.如權利要求18所述的設備(1)，其特征在于，所述分布器裝置(7)包括旋轉閥(70)，在該旋轉閥(70)之上設置用于接收粉末(2)的料斗(72)。
20.如權利要求19所述的設備(1)，其特征在于，所述閥(70)包括能夠接收由所述料斗(72)所接收粉末(2)的僅僅一部分粉末的腔(75)。
21.如權利要求18所述的設備(1)，其特征在于，包括提取機構(5)，其用于將所述粉末(2)沉積入所述分布器裝置(7)內。
22.如權利要求21所述的設備(1)，其特征在于，所述粉末樣品提取機構(5)包括連接到缸-活塞單元(50)的桿端部上的杯形主體(51)和使所述杯形主體(51)旋轉180°的氣動馬達(52)。
23.如權利要求13所述的設備(1)，其特征在于，所述調整機構(63)至少按照給所述系統(3)的漿料進給壓力的數值而起作用。
全文摘要
用于連續控制離開制粉設備的陶瓷粉末的粒度分布的方法，包括至少下面的步驟以預定間隔提取至少一個粉末樣品；測量提取樣品的粒度分布；通過處理器將所測量的粒度分布與基準粒度分布比較；在測量粒度分布和基準粒度分布之間的差異的基礎上，調整影響粒度分布的所述制粉設備的至少一個參數；以及用于該方法實現的設備。
文檔編號G01N15/02GK1864059SQ200480029469
公開日2006年11月15日 申請日期2004年9月7日 優先權日2003年9月12日
發明者F·豐塔納, D·福斯基, P·里沃拉, S·瓦利, B·扎烏利, E·P·托馬西尼, G·M·雷韋爾, N·保內, F·拉加齊尼 申請人:薩克米伊莫拉機械合作社合作公司